El Centro de Química Médica del Instituto de Ciencias e Innovación en Medicina (ICIM) de la Facultad de Medicina Clínica Alemana Universidad del Desarrollo está formado por un grupo multidisciplinario de investigadores que trabajan en las áreas de química y farmacología, con el fin de desarrollar nuevos compuestos, formulaciones y estrategias que sean sustentables.
En este contexto, su equipo desarrolla distintas líneas de estudios, promoviendo conocimiento básico que sustenta la innovación y la aplicación, con investigaciones que se han consolidado a través de la adjudicación de diversos fondos ANID (Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile) y que permiten llevar a cabo nuevas propuestas que impacten efectivamente en la salud y bienestar de las personas.
Actualmente, a través de un proyecto Fondecyt Postdoctorado (2024) liderado por Jackson Alcázar, PhD., se encuentran trabajando en la optimización de la terapia fotodinámica como alternativa no invasiva para el cáncer.
Rational design, synthesis and phototoxic evaluation of azabodipys in in vitro cultured tumor cells focused on photodynamic therapy of cancer es el nombre de la investigación, que surge en respuesta a las cifras que existen en torno al cáncer, que es una de las principales causas de muerte en el mundo antes de los 70 años y la segunda en Chile, luego de afecciones al sistema circulatorio y cardiovascular.
«Estos datos evidencian que aún persisten grandes desafíos en el manejo de esta enfermedad, que abarcan desde su detección temprana hasta el acceso a tratamientos eficaces y asequibles», señala el Dr. Jackson. Asimismo, destaca que las terapias actuales, como la quimioterapia, la cirugía y la radioterapia, no parecen ofrecer soluciones completamente efectivas ni mínimamente invasivas. «Además, estas opciones presentan serios efectos secundarios, afectando especialmente a los tejidos y órganos sanos», agrega.
De este modo, el equipo del Centro de Química Médica detecta una necesidad urgente de avanzar en modalidades de tratamientos contra el cáncer que sean menos invasivos y más asequibles.
Desarrollo de fotosensibilizadores más simples y eficaces
La terapia fotodinámica (TFD) consiste en el uso de un medicamento que se activa con la exposición a la luz (que proviene de un láser u otra fuente), llamado fotosensibilizador (FS), para destruir las células cancerosas. Hoy en día, se posiciona como una opción prometedora para tratar el cáncer; de hecho, es un procedimiento terapéutico emergente y clínicamente aprobado para su empleo en esta enfermedad.
El Dr. Jackson Alcázar explica que la TFD, en sus interacciones clínicas actuales, “consta de un agente fotosensibilizador y una fuente de luz para inducir una reacción fotoquímica. Este paso de transferencia de energía conduce a la formación de un tipo de oxígeno altamente citotóxico (capaz de eliminar, reducir tamaño o dividir células, como las cancerosas)”.
Si bien este proceso fotoquímico (denominado tipo II) es el mecanismo más considerado en la terapia fotodinámica anticáncer, también está el llamado tipo I, “que igualmente conduce a la formación de especies reactivas de oxígenos de naturaleza radicalaria y citotóxicas”, añade.
“Adicionalmente, la inducción de estas reacciones fotoquímicas en la región objetivo, mediante luz, limita considerablemente el daño hacia el tejido sano, de modo que la TFD es relativamente no invasiva y los tratamientos pueden repetirse sin inducir resistencia”, destaca el investigador UDD.
En la actualidad, se han desarrollado nuevos fotosensibilizadores con el fin de superar las limitaciones del Photofrin® (fotosensibilizador utilizado para tratar algunos tipos de cáncer y reducir el tamaño de los tumores). Sin embargo, modular sus propiedades fotofísicas y biológicas modificando su estructura podría resultar difícil e incluso inaccesible.
Por esta razón, existe amplio interés en el mundo científico y médico en diseñar fotosensibilizadores que sean químicamente accesibles, asequibles y con óptimas propiedades. “El problema actual radica en las bajas relaciones de toxicidad en presencia y ausencia de luz, así como en los cortos máximos de absorción, lo que hace que la mayoría de los FS sean poco eficientes y no adecuados para tratar tumores del tejido profundo”, indica Alcázar.
A pesar de esto, los últimos años ha surgido una nueva clase de fotosensibilizadores basada en BODIPYs, que son compuestos químicos versátiles que pueden modificarse para distintas aplicaciones (como la TFD), conocidos por su flexibilidad, lo que permite ajustes precisos en sus propiedades.
De este modo, para el equipo del Centro de Química Médica, la falta de un estudio teórico previo en el diseño de fotosensibilizadores podría explicar la lenta obtención de medicamentos más eficaces y simples. Sin embargo, “hoy en día existen metodologías computacionales con un alto valor predictivo que pueden emplearse para la estimación de propiedades fisicoquímicas. Entre ellas, destaca la mecánica cuántica, que permitía estimar propiedades electrónicas de los fotosensibilizadores y su relación con sus propiedades fotosensibilizantes”, señala el Dr. Alcázar.
En este sentido, “el uso combinado de mecánica cuántica y análisis quimioinformático serviría para identificar potenciales fotosensibilizadores de manera anticipada, facilitando el proceso de diseño y síntesis de nuevos BODIPYs. Esto se traduciría en una mayor probabilidad de éxito en su obtención, en menos tiempo y sin generar costos excesivos», finaliza el investigador del ICIM-UDD.
