Lourdes Marcano abre la puerta a desarrollar nuevos tratamientos contra el cáncer basados en nanorrobots
La investigación de Lourdes Marcano, llevada a cabo gracias a la Beca Leonardo en Ciencias Básicas que obtuvo en 2022, sienta las bases para desarrollar tratamientos contra el cáncer que permitan disminuir los efectos adversos de las terapias convencionales. Estos tratamientos explotarán un grupo de bacterias muy especiales capaces de fabricar nanopartículas magnéticas y, en su último artículo, publicado en ACS Omega de la Sociedad Estadounidense de Química, Marcano explora las propiedades de una especie concreta de esta clase de bacterias, un paso clave para conocer su potencial terapéutico.
26 junio, 2025
El proyecto Leonardo de Lourdes Marcano busca aprovechar las propiedades magnéticas de ciertas bacterias para desarrollar tratamientos contra el cáncer que sean más eficaces, localizados, y conlleven menos efectos adversos que los actuales. Las bacterias magnetotácticas fabrican nanopartículas de magnetita a partir del hierro que encuentran en su entorno. Estas nanopartículas forman cadenas que les ayudan a orientarse para buscar nutrientes, como si de una brújula se tratase. Pero, además, las partículas de origen biológico son de una calidad incluso superior a las que se pueden fabricar en un laboratorio, ya que su preparación está regulada por una exquisita maquinaria genética. Puesto que son imanes diminutos, responden magnéticamente: si se les aplica un campo magnético alterno se calientan. Este aumento de temperatura, de hasta 45ºC, ha demostrado ser clave para debilitar o matar células cancerígenas, más sensibles al calor que las células sanas.
Desde hace unos años se investiga también la posibilidad de emplear, en lugar del campo magnético alterno, radiación láser a una longitud de onda determinada para conseguir este aumento de temperatura, un proceso conocido como fototermia. “Con luz láser en el infrarrojo cercano (segura para los tejidos biológicos), las nanopartículas magnéticas se llegan a calentar entre cinco y diez grados de un salto”, expone Marcano, profesora ayudante doctora en la Universidad de Oviedo e investigadora Marie Skłodowska-Curie en el CIC biomaGUNE. “Entonces —continúa—, mi proyecto Leonardo surge precisamente de esta idea, y busca además alimentar a las bacterias con oro para poder jugar con ese calentamiento y diseñar sistemas a la carta para atajar distintas situaciones médicas”.
El reto de alimentar con oro a las bacterias
La idea inicial fue dar de comer oro a las bacterias para que estas lo incorporasen por error. Sin embargo, al intentar realizar este dopaje con oro de la manera convencional, como ya había hecho antes con otros elementos químicos, la investigadora se encontró con que este elemento era enormemente tóxico para las bacterias magnetotácticas, impidiendo su supervivencia. Por ello, aprovechó su incorporación al grupo de Nanotecnología Biomolecular del CIC biomaGUNE para explorar otras alternativas como preparar diminutos conjuntos de átomos de oro recubiertos con proteínas. Con este sistema, las bacterias parecen capaces de incorporar algo de oro y, además, podrían adquirir nuevas funcionalidades definidas por los sistemas asociados, lo que permitiría diseñar nanorrobots, es decir, dispositivos diminutos que puedan realizar tareas específicas claves para aplicar ciertos tratamientos.
Aunque esta vía resulta prometedora, Marcano explora también otras alternativas como la posibilidad de modificar genéticamente las bacterias para hacerlas más resistentes al oro y que sean capaces de incorporar pequeñas cantidades de este elemento. Empleando ciertos aceleradores de partículas que permiten estudiar la materia en altísimo detalle —los sincrotrones—, la científica es capaz de determinar las propiedades del oro y de cualquier otro elemento dentro de las partículas magnéticas, y dentro de las bacterias. Este estudio fundamental “abre muchas alternativas”, según la investigadora, a la hora de diseñar nanopartículas óptimas o encontrar las bacterias perfectas para cada aplicación, en oncología y más allá.
Al mismo tiempo, y dadas las dificultades que ha encontrado para dopar las bacterias magnetotácticas con oro, la científica ha estudiado cómo se comportan estas bacterias en su forma natural, sin el oro, observando que también responden al estímulo de un láser emitiendo calor. “Las partículas magnéticas les confieren el potencial suficiente para ser candidatas ideales en fototermia, una vía que permanece prácticamente sin explorar”, explica Marcano. “Además, parecen bastante prometedoras porque son entidades biológicas, lo que supone una gran ventaja en su aplicación médica”.
En su artículo más reciente, ha estudiado en detalle las propiedades de las nanopartículas que fabrica una especie de bacteria magnetotáctica no convencional, la Magnetovibrio blakemorei. Estas partículas son mucho más alargadas que las que fabrican las especies más conocidas y utilizadas en los laboratorios, lo que se traduce en importantes cambios magnéticos que, según espera la investigadora, se podrían aprovechar para conseguir agentes terapéuticos adaptados a necesidades clínicas concretas.
Los primeros estudios in vitro
Recientemente ha iniciado su colaboración con el Instituto Universitario de Oncología de Asturias para realizar los primeros estudios in vitro y conocer el efecto de las bacterias magnetotácticas sobre ciertos tumores, un contacto que surgió gracias a la difusión que le ofreció la Beca Leonardo. “La quimioterapia y la radioterapia van a seguir gobernando los hospitales, porque son eficaces”, afirma Marcano. “Pero son muy agresivas y se utilizan en momentos en los que el paciente arrastra un gran desgaste físico, con un sistema inmunológico comprometido. Por eso el objetivo de la fototermia es debilitar las células cancerosas para volverlas más sensibles a las terapias habituales, de forma que estas sean más efectivas y dañen menos al resto de células sanas”. Este apoyo a terapias como la quimioterapia y radioterapia ya se realiza con la hipertermia magnética en casos concretos de cáncer de próstata desde hace más de una década.
Los estudios in vitro servirán para comprobar la toxicidad de las propias bacterias, del láser, y qué efecto tiene la combinación de ambos en cánceres superficiales donde se puede llevar de forma accesible la luz láser. Si el entorno inmediato de las células cancerosas tolera bien tanto las bacterias como el láser, el siguiente paso, detalla la investigadora, será “aproximarnos a un sistema animal, ya con esperanzas de que esto siga adelante”. Para ello Marcano, física de formación, valora en gran medida la presencia en el equipo de perfiles complementarios al suyo, procedentes de la biología, la biotecnología y la medicina, “que saben que cada cáncer y cada paciente es distinto. Estoy aprendiendo mucho con ellos”.
Recientemente, la investigadora ha obtenido un proyecto de Generación de Conocimiento del Ministerio de Ciencia e Innovación para crear un dispositivo combinado que aúne la fototermia y la hipertermia magnética, a partir tanto de las partículas fabricadas por bacterias magnetotácticas como de otras nanopartículas de origen químico. Este dispositivo le permitirá continuar con el estudio fundamental de estas partículas con el foco puesto en sus aplicaciones médicas, tanto en el cáncer como en otros campos que necesiten terapias térmicas localizadas. “Me gustaría estudiar las partículas y diseñar sistemas nanométricos perfectos para apoyar las terapias convenciones y, algún día, ver una mejora, un impacto en la sociedad”, concluye.