Una innovación mexicana para el diagnóstico de cáncer de mama ha sido patentada. Tras 10 años de colaboración, un grupo de investigación integrado por especialistas y estudiantes del CICESE y la UNAM obtuvo una patente por el desarrollo de un nuevo método para el diagnóstico de cáncer de mama —y otros tipos de cáncer—, lo que significa un avance para lograr que el método pase de los laboratorios a su aplicación en pacientes. 

La innovación radica en el uso de nanopartículas luminiscentes diseñadas y fabricadas para que, una vez que están dentro del organismo, se unan a las células cancerígenas y estas sean detectadas con mayor precisión a través de una tomografía computarizada, reduciendo el diagnóstico de falsos negativos.

La patente, solicitada por el grupo de investigación en marzo de 2019, fue otorgada por el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) al CICESE y la UNAM el 12 de septiembre de 2024.

En la patente figuran como inventores Patricia Juárez Camacho, investigadora del Departamento de Innovación Biomédica del CICESE; Gustavo Alonso Hirata Flores, investigador del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, y Akhil Jain, egresado del posgrado en Física de Materiales, hoy en Nanociencias, programa que ofrecen en conjunto las dos instituciones.

Nanopartículas que se dirigen al tumor

En su experiencia como investigadora posdoctoral en instituciones académicas de Estados Unidos, Patricia Juárez se dedicó a estudiar los mecanismos detrás del cáncer y trabajó con diversas moléculas terapéuticas.

A partir de esas experiencias identificó que las moléculas, aunque eran efectivas para tratar el cáncer y disminuir los tumores, generaban efectos secundarios en el organismo. De ahí nació su interés por desarrollar investigación que innovara con moléculas capaces de dirigirse específicamente a los tejidos donde se encuentra el cáncer y así mitigar los efectos adversos.

Para eso sería necesario primero diseñar las moléculas con la capacidad de ser dirigidas directamente al tumor. Ahí es donde se abre la oportunidad de colaborar con Gustavo Hirata, experto en nanomateriales luminiscentes.

“Fue como un sueño hecho realidad porque buscábamos desarrollar moléculas dirigidas y los materiales de Gustavo Hirata resultaron perfectos para este tipo de estudios”, compartió Patricia Juárez.

Las nanopartículas patentadas tienen un tamaño entre 40 y 60 nanómetros, están hechas de óxido de gadolinio dopadas con europio y funcionalizadas con ácido fólico, esto quiere decir que cuentan con un recubrimiento de ácido fólico que es clave para que se unan a células cancerígenas.

La tecnología también se puede utilizar en cáncer de ovario, endometrio, cerebro, páncreas, entre otras células cancerosas ricas en receptores de ácido fólico.

En entrevista, Gustavo Hirata explicó que las nanopartículas fueron sintetizadas por Akhil Jain en su laboratorio y el reto fue que cumplieran con todos los requisitos: que no fueran tóxicas para el organismo, que se unieran directamente al tumor y que en su interior ocurriera un intercambio de energía que produjera un fotón, es decir, que emitiera luz.

Expuso que, a diferencia de las células normales, las células cancerígenas presentan en su superficie mayor cantidad de receptores de ácido fólico, motivo por el que las nanopartículas fueron recubiertas con este compuesto.

“Las células normales tienen algunos receptores de ácido fólico, pero las células de algunos cánceres, como el de mama, tienen muchísimos. Entonces las nanopartículas van viajando en el cuerpo, llegan al tumor y se adhieren químicamente y ya no se desprenden”, detalló.

Efectividad y seguridad

Después de fabricar en el CNyN las nanopartículas con el potencial de que se dirigieran al tumor, en el CICESE se realizaron las pruebas in vitro, en células cancerosas, y posteriormente in vivo, en animales.

El grupo de investigación indicó en la solicitud de patente que, como resultado de estas pruebas, las nanopartículas mostraron baja toxicidad en el organismo, por lo que su administración es segura en grandes dosis, hasta 300 miligramos por kilogramo de peso, sin que se presenten efectos secundarios, incluso si son administradas de forma sistémica.

“Hasta ahora realizamos pruebas preclínicas y demostramos que las nanopartículas son seguras de usar, se eliminan entre 12 a 24 horas sin presentar una respuesta severa del sistema inmune. Y lo más importante: las nanopartículas son capaces de llegar a los sitios tumorales después de ser administradas sistémicamente, demostrando su capacidad para la detección del tumor”, especificó Patricia Juárez.

Además de las pruebas en ratones, más recientemente se probaron en peces cebra, animal utilizado en este tipo de pruebas por su similitud genética con los humanos. Los estudios de toxicidad confirmaron que las nanopartículas son seguras.

En estas pruebas también comprobaron que las nanopartículas se mantienen en el interior del cuerpo hasta ocho horas y después son expulsadas, por lo que es el periodo del que se dispondría para hacer la tomografía computarizada y detectar o descartar el tumor.

Colaboración indispensable

“Actualmente el cáncer es uno de los mayores desafíos en salud pública. Afecta tanto a los países desarrollados como a los países en desarrollo. El cáncer tiene una de las tasas de mortalidad más altas del mundo y es la segunda causa de muerte después de las enfermedades del corazón”, subrayó el grupo de investigación en la solicitud de patente.

En el mismo documento agregaron que el cáncer de mama es el tipo de cáncer más común y una de las principales causas de muerte en las mujeres, casos en los que la detección temprana es primordial para evitar la progresión del tumor.

Ante este desafío, Patricia Juárez tuvo claro desde 2014, año en que se incorporó como investigadora al CICESE, que solamente uniendo conocimientos de diversas disciplinas sería posible concretar desarrollos que eventualmente beneficien a los pacientes.

“Reunimos esfuerzos para hacer investigación multidisciplinaria porque es cuando realmente se hacen cosas importantes. El uno sin el otro tendría un avance muy limitado, es mucho mejor cuando son dos luchando por el mismo objetivo”, expresó sobre su colaboración con Gustavo Hirata.

Expuso que, por las áreas de especialización de cada uno, para el diseño y desarrollo de las nanopartículas luminiscentes se estableció que en la UNAM se realizaría el diseño y la fabricación de las nanopartículas y en el CICESE las pruebas biológicas para comprobar su seguridad y eficacia.

La planeación de la investigación se hizo de forma conjunta y después cada investigador se encargó de la parte en la que es especialista.

El trabajo de ambos investigadores se integró, en un principio, por el entonces estudiante de doctorado Akhil Jain, a quien sus dos tutores lo describen como un alumno brillante que tuvo la capacidad de trabajar en las dos disciplinas de la investigación: la fisicoquímica y la biológica.

Sin embargo, Patricia Juárez apuntó que un logro tan significativo implica la participación de un equipo mucho mayor.

“Para que las cosas sucedan en los grupos de investigación siempre hay mucha gente que pone su granito de arena. En todos esos años, no solamente ocurrió ese doctorado, hubo varios estudiantes que se iban integrando a mi laboratorio y ayudaban de una u otra forma”, reconoció.

La ciencia después de una patente

¿Qué sigue después de que se obtiene una patente? Patricia Juárez consideró que, en general, no es común que un solo grupo abarque todas las etapas de desarrollo, pero visualiza dos vías para dar el siguiente paso, que son las pruebas clínicas en pacientes.

La primera es que los inventores emprendan una empresa para que inicie la etapa de producción a larga escala y se comiencen los ensayos clínicos, es decir, que se comiencen a hacer pruebas en humanos, y se hagan cargo de todo el proceso posterior.

La segunda vía es que las instituciones promuevan un licenciamiento, lo que quiere decir que otra empresa interesada en la innovación invierta en ella y desarrolle las fases que siguen hasta llegar a los pacientes.

“Es algo muy grande para un investigador hacer ciencia de buena calidad que pueda ser traducida en una patente y ha sido un aprendizaje en muchos sentidos. Recibimos apoyo del CICESE en cada paso, además del ejemplo de otros investigadores con experiencia en patentes que nos inspiró mucho”, compartió la investigadora.

Para Gustavo Hirata la investigación detrás de la patente representa un avance para formar a más especialistas en el área y lograr que los desarrollos sean más rápidos y de menor costo para que lleguen al grueso de la población lo antes posible.

“Por eso decidimos aplicar a una patente que fuera nacional. Eventualmente habrá un momento en el que las cosas que se han hecho aquí se van a utilizar… y vamos por más”, concluyó.

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Palabras clave: cáncer, mama, nanopartículas, patente