Deconstruyendo la microbiología mordisco a mordisco
Apuntarle a los tumores con imanes bacterianos.
¿Qué asocias con la palabra “imán”? Tal vez pienses en varios imanes que cuelgan de tu refrigerador, o tal vez te imaginas el estereotipado imán rojo en forma de U que a los personajes de dibujos animados les encanta usar. Las brújulas también pueden cruzarse por tu mente. ¿Qué pasaría si te enteras de que las bacterias se relacionan con los imanes? Los científicos han investigado microorganismos acuáticos llamados bacterias magnetotácticas (MTB) que funcionan de manera similar a las brújulas: detectan y reaccionan al campo magnético de la Tierra. Como tal, las MTB sobreviven con poco oxígeno (también conocido como entornos microaeróbios), normalmente prosperando en zonas de transición óxicas-anóxicas. Estas zonas de transición describen oasis en sedimentos de agua dulce con gradientes químicos verticales (piense en difusión), que tienen hierro y sulfuro reducidos, más oxígeno (piense en reacciones redox). Por lo tanto, las MTB usan sus orgánulos magnéticos en forma de cadena, llamados magnetosomas, para detectar y luego ubicar el mejor lugar con una concentración de oxígeno adecuada. En pocas palabras, las MTB van a donde las llevan las líneas del campo geomagnético.
Suena interesante, pero ¿cómo ayuda eso a alguien o algo? Los científicos han utilizado originalmente nanopartículas magnéticas inorgánicas (MNPs), pequeños objetos de óxido de hierro. Siguen siendo lo suficientemente pequeños como para penetrar en las células, al tiempo que ofrecen cierta compatibilidad con otras estructuras biológicas (por ejemplo, membranas celulares). Esto ha provocado la posibilidad de reducir el tamaño de los tumores cancerosos. Piénsalo: tienes algo virtualmente invisible que puede ingresar a las células, entonces, ¿qué sucede si lo cargas con medicamentos que atacan a los tumores? Los científicos han intentado exactamente eso, sin embargo, pronto tropezaron con algunos obstáculos. Primero, las nanopartículas solo penetran en las células hasta cierto punto, lo que limita la precisión y exactitud de la administración del fármaco. Entonces, esa dosis termina en algunos lugares más que en otros o no llega a su objetivo por completo; reduciendo o arruinando así su propósito inicial. En pocas palabras, estas nanopartículas carecen de dirección, lo que las vuelve inútiles para su objetivo previsto.
Por lo tanto, las MTB potencialmente rectifican estos problemas, porque los científicos pueden manipular el magnetismo de las MTB para llevarlas directamente hacia un tumor (con medicamentos para combatir el cáncer a cuestas) gracias a su autopropulsión. Además, las MTB pueden producir naturalmente estas partículas. Estas partículas también convierten la energía electromagnética en calor. Los científicos aplican este calor a los tumores hasta que sus células sufren la apoptosis (mueren). El aumento de calor hace que las proteínas se desnaturalicen / desplieguen, lo que conduce a una disfunción y, en última instancia, a la apoptosis. Piense en rollo de plástico de burbujas: la hoja que representa un tumor, cada burbuja una célula. Cada burbuja o celda reventada se desinfla. Eventualmente, reventas casi todas las burbujas, aplanando la hoja. Una burbuja reventada corresponde a una célula [dentro del tumor] en apoptosis, mientras que la hoja más plana indica un tumor encogido.
Ltumanovskaya V. Nagibin, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
Las técnicas anteriores resultan muy específicas. La especificidad permite a los científicos tratar mejor el cáncer porque minimiza los efectos secundarios negativos del tratamiento tradicional que daña las células sanas circundantes mientras se administra la concentración de fármaco adecuada en el lugar correcto [dentro del cuerpo]. Las MTB prometen mucho para la medicina, pero aún tienen inconvenientes.
- Los científicos necesitan muchas más bacterias magnetotácticas (MTB) para administrar en masa suficientes medicamentos a los pacientes con cáncer.
Además de eso, los científicos deben modificar cómo funciona el magnetismo de las MTB a través de sus orgánulos, magnetosomas, también en cantidades masivas. Esto significa modificar las proteínas que forman los magnetosomas (muchas de las cuales los científicos aún no han comprendido). Recuerde, el magnetismo impulsa este tratamiento, por lo que garantizar que las MTB se impulsen al lugar correcto sigue siendo la máxima prioridad.
- Las MTB deben viajar a través del torrente sanguíneo, lo que ofrece cierta resistencia y puede limitar la motilidad.
Considera esto: si necesitas conocer a alguien a una cuadra de distancia, va a ser lo suficientemente fácil si tu camino permanece despejado. Pero, ¿y si se forma una multitud? Tendrías que empujar a muchas personas para abrirte paso, si es que puedes hacerlo. Una situación similar se aplica a las MTB: el torrente sanguíneo puede bloquear o atenuar su efecto sobre el tumor.
- Es probable que los científicos y los profesionales médicos utilicen múltiples métodos de tratamiento para atacar un tumor, incluyendo las MTB.
Todos tenemos diferentes cuerpos, por lo que una persona puede responder de manera diferente a otra con el mismo cóctel de tratamientos. Además, las MTB pueden responder de manera diferente en conjunto con otros tratamientos / terapias. Los científicos deben determinar la combinación óptima entre MTB, quimioterapia tradicional y radiación, y cualquier otra parte involucrada.
En general, las bacterias magnetotácticas (MTB) brindan a los científicos mucho con qué trabajar. La autopropulsión de MTB junto con los campos magnéticos de la Tierra ofrecen control, precisión y exactitud al atacar el cáncer a un nivel recién descubierto. Los científicos aún tienen mucho que aprender, pero el futuro está lleno de posibilidades impresionantes. Porque, así como una brújula apunta hacia el norte, las bacterias magnetotácticas apuntan hacia un futuro más brillante, todas utilizando mecanismos similares.
Link to the original post: M. L. Fdez-Gubieda, J. Alonso, A. García-Prieto, A. García-Arribas, L. Fernández Barquín, and A. Muela , “Magnetotactic bacteria for cancer therapy”, Journal of Applied Physics 128, 070902 (2020)
Featured image: Image by Pexels from Pixabay
Traducido por: Santiago Chaillou
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