Postuló el escritor uruguayo Eduardo Galeano que estamos inmersos, infortunadamente, en una abrumadora cultura del envase, y alertó de sus efectos negativos que sobrevaloran lo externo por sobre lo interno. Pero en la tecnología farmacéutica, paradójicamente, el “envoltorio” de un principio activo resulta fundamental e, incluso, puede ser clave para mejorar la terapia contra el VIH en pacientes pediátricos.

En la Argentina, 5 personas mueren por día a causa del sida y 17 personas diariamente contraen el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), esto posiciona a nuestro país en el primer lugar con mayor cantidad de nuevos casos en América Latina. Los datos estadísticos no hacen más que poner en foco la importancia de avanzar en el estudio de esta enfermedad en el país.

Por otro lado, ¿qué sucede con los niños infectados por el virus?

A nivel pediátrico, más de 2 millones de niños y adolescentes menores de 15 años viven con sida en el mundo. Más de la mitad de ellos no recibe tratamiento. Esto señala la importancia de trabajar en el desarrollo de nuevas formulaciones que permitan el acceso de todos los pacientes a la medicación correspondiente. Para lograrlo, por un lado, es fundamental que haya políticos que busquen el bienestar social, pero también se requiere de científicos que se aboquen al desarrollo de nuevas formulaciones.

En la segunda de esas trincheras trabaja un equipo de investigadores de la Facultad de Farmacia y Bioquímica (FFyB) de la Universidad de Buenos Aires, que desarrollan y caracterizan formulaciones nanotecnológicas y de micelas. Bajo la dirección del doctor en Farmacia Diego Chiappetta, en el Departamento de Tecnología Farmacéutica gestaron un innovador sistema para administrar el fármaco Nelfinavir a pacientes pediátricos. “El Nelfinavir es una de las drogas principales en el tratamiento del VIH. Por su modo de acción se lo clasifica como un inhibidor de proteasas, ya que impide que el virus se libere de la célula para infectar a otras”, explica Chiappetta.

El fármaco es el foco de muchos estudios en todo el mundo, así solo en 2017 se han evidenciado efectos del Nelfinavir contra la esclerosis múltiple, el Chagas, el mieloma múltiple, la leucemia y otros tipos de cáncer, como los de riñón, vejiga, tiroides y páncreas. Todo esto debido a que el fármaco ejerce actividad citotóxica. Por lo tanto, un avance en la disposición de esta droga puede contribuir a muchas patologías, además del tratamiento contra el VIH.

¿Pero cuál es el inconveniente en el tratamiento con Nelfinavir?

Por un lado, los efectos secundarios son abundantes y pueden ser graves y, por otro, el hecho de que sea hidrofóbico dificulta su presentación en forma de solución. De hecho, se lo encuentra en forma de comprimidos y, para pacientes pediátricos, existe una formulación en polvo que debe ser redispersada en agua o en los alimentos, lo que genera problemas con la dosificación. Pongamos por

caso, si el bebé o niño a quien se administra el fármaco no consume la ración completa de comida, no incorporará la dosis requerida de la droga. “Esto llevó a que, independientemente de ser efectiva la formulación en polvo, la Organización Mundial de la Salud no la recomiende”, señala Chiappetta.

Los comprimidos de Nelfinavir se indican a pacientes adultos, ya que únicamente se pueden administrar fracciones discretas, es decir un comprimido. Los pacientes pediátricos, en cambio, deben recibir una cantidad exacta, de forma tal que, por un lado, se ejerza una acción antirretroviral efectiva; pero por el otro, que los riesgos de efectos secundarios o sobredosificación sean mínimos. “La dosis se calcula por kilo de peso del niño, esto implica que un comprimido deba ser fraccionado, según el caso, hasta en seis partes, lo que constituye una práctica inviable”, ejemplifica Chiappetta. Entonces, el objetivo que se impusieron los científicos de la UBA fue mejorar la formulación.

¿Cómo “envasar” Nelfinavir?

Chiappetta, quien también es investigador independiente del CONICET, decidió afrontar el desafío junto con su equipo y con expertos de la Cátedra de Farmacología de la FFyB.

“Dado que contamos con mucha experiencia en el trabajo con micelas, pensamos que estas podrían mantener al Nelfinavir en solución. La doctora Marcela Moretton fue la encargada de realizar esta tarea”, apunta el investigador.

El proceso comenzó, entonces, con el desarrollo de micelas, partículas esféricas que pueden encapsular al Nelfinavir y mantenerlo soluble en agua por un tiempo considerable. Luego de probar con varias sustancias “dieron en la tecla”, generaron micelas formadas por succinato de D-α-tocoferil polietilenglicol 1000, que a partir de ahora en este texto llamaremos TPGS.

Para entender en qué consiste este sistema, Chiappetta desglosó las diferentes partes de la molécula, “el α-tocoferol es la vitamina E, que es hidrofóbica, por lo tanto, será esta la parte que interactúe con el fármaco. Y en la cara opuesta, expuesto al solvente, estará el polietilenglicol, que es una molécula polar y forma una corona en el agua que confiere solubilidad al antirretroviral”.

Con este sistema micelar lograron encapsular el Nelfinavir y mantenerlo soluble a diferentes concentraciones, distintos pH y temperaturas. Es decir, generaron un sistema estable que permitirá almacenar el medicamento por largos períodos. Esto es fundamental ya que la región del mundo más afectada por el VIH es el África subsahariana, donde uno de los mayores problemas es el acceso a la medicación. Por un lado, los pacientes residen a grandes distancias de los centros de salud; y para agravar aún más la situación, las altas temperaturas y la ausencia de equipamiento especializado dificultan la preservación de la droga.

La utilización de micelas como vehículo de Nelfinavir desafía a la formulación actual porque se requeriría una dosis menor para ejercer el mismo efecto. Esta cualidad no sólo impacta en el costo, también en la seguridad, dado que al poder controlar mejor la dosis la posibilidad de que haya efectos adversos disminuye.

Una vez que los científicos de la UBA encapsularon el Nelfinavir en el transportador, esto es en las micelas, procedieron a caracterizar el sistema in vitro, es decir, midieron el tamaño y observaron la forma de las partículas. Para esto se valieron de dos técnicas, dispersión luminosa y microscopía electrónica. De la primera técnica surgió que las partículas miden 5,6 nanómetros, unas 10.000 veces más pequeñas que el grosor de un pelo. La segunda, permitió observar que las micelas presentan una forma esférica. La importancia de este resultado es que cuanto menor sea el tamaño y más esféricas sean las partículas, potencialmente mayor será la absorción que se logre obtener.

Pero restaba abordar los estudios in vivo. Los profesores de la Cátedra de Farmacología, Christian Höcht y Carlos Taira se abocaron a comprender cómo se comporta la nueva formulación. Para esto trabajaron con ratones, a los que administraron diferentes concentraciones de micelas cargadas de Nelfinavir para determinar cuánto de él se incorporaba al organismo.

Así es que, al comparar el sistema de aplicación disponible hoy en el mercado para pacientes pediátricos, que como ya se mencionó, consiste en un polvo oral, con la solución micelar translúcida que desarrollaron en el laboratorio de Chiappetta, observaron que el principio activo es efectivamente incorporado por el organismo y que, sorprendentemente, la biodisponibilidad es mayor que con la formulación en uso. Los investigadores postulan que esta mayor biodisponibilidad podría deberse a que el TPGS interactúa con proteínas del organismo, como los transportadores Pgp, que son bombas de eflujo.

Una bomba de eflujo vendría a comportarse como una bomba de achique. Supongamos que se inunda el sótano del edificio donde vivimos. Lo ideal es que la bomba de achique actúe eficientemente para expulsar eso indeseable que nos está inundando, en este caso el agua.
Así, las “bombas de achique”, que están insertas en las membranas de las células, son capaces de expulsar toda sustancia extraña o potencialmente dañina. Dicho de otro modo, estas bombas resultan clave para defender al organismo, en condiciones normales. Pero un día necesitamos que ellas dejen ingresar unas sustancias “extrañas”. Cuando, desde una estrategia farmacológica, se intenta hacer ingresar moléculas extrañas, como las drogas destinadas a tratar una dolencia, estas bombas “buenas” se convierten en un obstáculo difícil de sortear.
La formulación micelar desarrollada por los científicos de la UBA podría estar inhibiendo la acción de estas bombas, de allí que en los ensayos preliminares encuentren una mayor disponibilidad del fármaco.  
Para finalizar, Chiappetta redondea que “los resultados de este desarrollo arrojan que la formulación lograda es más estable, segura y eficiente, lo que contribuiría en el futuro a mejorar las terapias pediátricas para controlar el VIH.

Una solución milenaria

Una sustancia es soluble en un medio cuando sus propiedades químicas le permiten interactuar con el solvente que lo diluye. En el caso de que el solvente sea el agua hay una propiedad clave para que un soluto se disuelva, esta es la polaridad.

La polaridad de una molécula está dada por la densidad de electrones en una región particular de la misma, esto genera una tendencia de carga negativa. Como el agua es una molécula polar va a interactuar con todos los solutos polares rodeándolos, permitiendo de esta manera que se mantengan en solución. Por esta razón a las sustancias polares se las llama hidrofílicas y a las no polares se las conoce como hidrofóbicas.

Lograr que una sustancia hidrofóbica se pueda disolver en agua es un desafío resuelto hace 5.000 años, cuando los babilonios hirvieron grasa animal y le agregaron cenizas. De esta manera se fabricó el jabón. Este método, por cierto, no dista demasiado de las técnicas actuales de producción industrial.

El jabón presenta una propiedad particular, tiene una parte hidrofílica (esferas celestes) y otra hidrofóbica (líneas negras), por eso se dice que es anfipático. Esta característica le permite formar micelas que se van a posicionar de la siguiente manera al solubilizar, por ejemplo, una gota de aceite:

El equipo

Líneas de investigación

Actualmente, el grupo de trabajo se encuentra abocado al desarrollo de micro y nanomedicinas para la vehiculización de fármacos con el objetivo de desarrollar formulaciones, empleando plataformas micro y nanotecnológicas que sean más eficaces y seguras frente a las formulaciones comerciales que actualmente se utilizan para el tratamiento de diferentes tipos de cáncer, como los de mama, ovario, cerebro, pulmón y leucemias. Por otra parte, también se encargan del desarrollo de formulaciones para el tratamiento de enfermedades con alto impacto social como la tuberculosis y el VIH/SIDA. Los integrantes del equipo tienen experiencia en la síntesis y la caracterización de biomateriales, que son utilizados en el desarrollo de los vehículos micro y nanotecnológicos, en el trabajo in vitro en líneas celulares, y en el análisis farmacocinético en animales de experimentación.

En el caso del cáncer, el grupo se centra en el diseño y el desarrollo de formulaciones nanotecnológicas para vehiculizar fármacos anticancerígenos (como paclitaxel, doxorrubicina y metotrexato) con el objetivo de obtener un perfil de liberación del fármaco funcional a la patología, una mejoría en la penetración celular (mejor citotoxicidad in vitro), una mayor biodisponibilidad in vivo y un direccionamiento activo al sitio tumoral.

Para la tuberculosis, el grupo diseña y desarrolla diferentes estrategias nanotecnológicas para la encapsulación de fármacos antituberculosos como la rifampicina con el objetivo de, por un lado, desarrollar formulaciones pediátricas líquidas, y por otro, generar sistemas que pueden ser dirigidos selectivamente a los macrófagos alveolares (reservorios del mycobacterium).

Por último, en el HIV/SIDA, se abocan al desarrollo de nanoformulaciones pediátricas líquidas de fármacos antirretrovirales (nelfinavir) para optimizar el tratamiento farmacoterapéutico en pacientes pediátricos.

Integrantes

Dr. Diego A. Chiappetta, profesor asociado de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires (FFyB-UBA) e investigador independiente del CONICET.

Dra. Marcela Moretton, jefa de trabajos prácticos de la FFyB-UBA e investigadora asistente del CONICET.

Dr. Ezequiel Bernabeu, jefe de trabajos prácticos de la FFyB-UBA e investigador asistente del CONICET.

Farm. Maximiliano Cagel, becario doctoral del CONICET y ayudante de 1° en la FFyB-UBA.

Farm. Estefania Grotz, becaria doctoral del CONICET y ayudante de 1° en la FFyB-UBA.

Farm. Jennifer Riedel, becaria doctoral UBA y Ayudante de 1° en la FFyB-UBA.

Glosario

Biodisponibilidad: la biodisponibilidad de un fármaco se define como la cantidad de él que ingresa a la circulación sistémica y la velocidad a la cual este ingreso se produce.

Inhibidores de proteasas: clase de medicamento antirretroviral contra el VIH. Los inhibidores de la proteasa (IP) bloquean la proteasa (una enzima del VIH). Al bloquear la proteasa, los IP evitan que el nuevo VIH (inmaduro) se convierta en un virus maduro capaz de infectar a otros linfocitos (otras células) CD4.

Micelas: son vehículos nanoestructurados con un tamaño comprendido entre 10 y 200 nanómetros. Estas estructuras se forman por la autoagregación de moléculas anfifílicas (moléculas con una porción hidrofílica y otra hidrofóbica) que danorigen a sistemas con un núcleo hidrofóbico, en el cual se pueden encapsular moléculas hidrofóbicas, y una corona hidrofílica en contacto con el medio externo.

Artículos relacionados:

http://www.uba.ar/noticiasuba/nota.php?id=16978

Nota Marta Altemir, página 55
https://issuu.com/rwgroup/docs/29_enero2014

Guido D. Petrovich
Bioquímico, becario doctoral en el Instituto de Química y Fisicoquímica Biológicas (IQUIFIB, UBA-CONICET). Se formó como divulgador en el Curso de Divulgación Científica, Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA.