Focalización en el folato

La focalización del folato es un método utilizado en biotecnología para la administración de fármacos . Este proceso de Caballo de Troya , creado por los doctores Christopher P. Leamon y Philip S. Low, implica la unión de la vitamina , folato ( ácido fólico ), a una molécula/fármaco para formar un "conjugado de folato". [1] Basándose en la alta afinidad natural del folato por la proteína receptora de folato (FR), que se expresa comúnmente en la superficie de muchos cánceres humanos , los conjugados de folato-fármaco también se unen firmemente a la FR y desencadenan la captación celular a través de endocitosis . Moléculas tan diversas como pequeños agentes de imagen radiodiagnóstica hasta grandes formulaciones de plásmidos de ADN se han administrado con éxito dentro de células y tejidos FR-positivos. [2] [3]

Fondo

El ácido fólico (FA, folato o vitamina B 9 ), es un nutriente vital requerido por todas las células vivas para la biosíntesis de nucleótidos y para el mantenimiento metabólico adecuado de las vías de 1 carbono . [4] Además de su papel de cofactor para las enzimas intracelulares , el FA también muestra una alta afinidad por el receptor de folato (FR), una proteína ligada a glicosilfosfatidilinositol que captura sus ligandos del medio extracelular y los transporta dentro de la célula a través de una vía endosómica de reciclaje no destructiva. [5] [6] El FR también es un antígeno tumoral reconocido / biomarcador . [7] [8] [9] Debido a esto, se están desarrollando métodos diagnósticos y terapéuticos que explotan la función del FR para el cáncer.

El FR es un objetivo terapéutico emergente para el diagnóstico y tratamiento del cáncer y las enfermedades inflamatorias crónicas. La expresión del FR se regula positivamente de forma selectiva en ciertas células malignas [10] y macrófagos activados. [11] La sobreexpresión del FR en estos tipos de células es clínicamente significativa porque designan áreas donde los síntomas fisiológicos de la enfermedad son más extensos. Las células malignas indican la presencia de tumores asociados con cáncer de ovario, pulmón, mama, riñón, cerebro, endometrio y colon. [12] Los macrófagos se activan en enfermedades crónicas como la artritis reumatoide , la enfermedad de Crohn , la colitis ulcerosa , la psoriasis , la aterosclerosis , la diabetes y la mayoría de las demás enfermedades inflamatorias . [12 ]

Desde una perspectiva mecanicista, el FR funciona para concentrar ligandos exógenos (por ejemplo, folatos y conjugados de folato-fármaco) en el citosol celular por endocitosis. [6] El término endocitosis se refiere al proceso por el cual la membrana plasmática se invagina y finalmente forma un compartimento intracelular distinto. Las vesículas endocíticas (endosomas) se acidifican rápidamente para permitir que el FR libere su ligando. [13] Posteriormente, el FR vacío regresa a la superficie celular donde puede participar en otra ronda de endocitosis mediada por ligando. [14]

El descubrimiento de la focalización de fármacos mediada por vitaminas en plantas condujo a la hipótesis de que las terapias dirigidas al folato podrían ser de uso clínico. [12] Después de que las proteínas unidas covalentemente a la biotina se transportaran con éxito a las células vegetales a través de la endocitosis mediada por receptores, se intentó una técnica similar con folato y células animales. [12] La terapia farmacológica dirigida es ventajosa porque deposita el fármaco en el lugar específico donde puede ser más útil en el tratamiento de la enfermedad. De manera similar, la terapia de imágenes dirigida al folato ayuda a visualizar áreas donde el FR se expresa en niveles más altos. Con un mayor control sobre dónde se administran los agentes exógenos, las terapias de diagnóstico y tratamiento son más efectivas y causan menos efectos secundarios.

Métodos de administración de medicamentos

La especificidad de los conjugados de folato para el receptor de folatos se ha demostrado mediante pruebas de competencia con folato libre. Cuando este ligando, que se sabe que se une al receptor de folatos, se añade en exceso al conjugado de folato, supera al conjugado, lo que indica que el conjugado de folato se une específicamente al receptor de folatos, y no a otros receptores, en el proceso de endocitosis mediada por receptores. La adición de una enzima que libera el receptor de folato de la membrana celular y la adición de anticuerpos al receptor de folatos también revierten la internalización de los conjugados de folato, lo que proporciona más pruebas de que los conjugados de folato se unen al receptor de folatos con especificidad. [12]

Mientras que algunos fármacos y agentes de radioimagen se administran a las células como conjugados de folato en una proporción de folato a conjugado de uno a uno, los liposomas dirigidos al folato permiten la administración de mayores cantidades de agentes quimioterapéuticos. [12] En esta técnica, las partículas del fármaco se envuelven en una vesícula unida a la membrana plasmática. El folato se une al polietilenglicol unido a las cabezas de fosfato de los fosfolípidos de la membrana, dirigiendo así los liposomas a los receptores de folatos de las células tumorales, por los que son engullidos. [12]

Cáncer con FR positivo

La expresión elevada del FR ocurre en muchas neoplasias malignas humanas, especialmente cuando se asocia con cánceres de crecimiento agresivo. [9] [15] [16] [17] Recientemente, se propuso que esta relación posiblemente se pueda utilizar con fines pronósticos. [17] El cáncer de ovario no mucinoso (la mayoría de los cánceres de ovario) fue el primer tipo de tumor que se asoció con la "sobreexpresión" de FR, [9] [18] [19] y más tarde se demostró que este antígeno era idéntico al encontrado en las células tumorales KB y en el tejido placentario. [7] [9] Varios estudios confirmaron que ~80-90% de los tumores de ovario sobreexpresan el FR. [15] [20] [21] Otros cánceres ginecológicos también sobreexpresan el receptor [21] [22] [23] [24] [25] así como los tumores cerebrales ependimarios pediátricos, el mesotelioma y los tumores de mama, colon, riñón y pulmón. [20] El FR también puede encontrarse asociado con el cáncer, particularmente cuando está relacionado con la leucemia mieloide y quizás con carcinomas de cabeza y cuello. [26] [27] En conjunto, el número total de tumores que expresan el FR es muy grande; por lo tanto, las estrategias dirigidas al FR podrían tener un impacto significativo en el tratamiento del cáncer para pacientes diagnosticados con enfermedad FR-positiva.

Diagnóstico

El FR se expresa en muchos tipos diferentes de tejidos malignos y en grandes cantidades. [20] Pero no todos los cánceres humanos dentro de una indicación particular expresarán el FR. Debido a que ahora se están probando clínicamente nuevas terapias dirigidas al FR, [25] [ 28] [29] [30] [31] [32] [33] tener la capacidad de examinar a los pacientes para detectar enfermedades positivas al FR podría ciertamente aumentar la eficiencia y disminuir el tiempo de las investigaciones clínicas de estos nuevos agentes.

En la actualidad, se han utilizado dos métodos principales para evaluar el "estado de FR" de un paciente. Estos incluyen un ensayo inmunohistoquímico invasivo basado en tejido y un enfoque radiodiagnóstico no invasivo. El último método se está probando clínicamente utilizando 99m Tc-EC20. [34] [35] [36]

Quimioterapia dirigida al folato

Hasta la fecha, cuatro conjugados distintos de FA y fármaco han entrado en ensayos clínicos para el tratamiento del cáncer:

Vintafolide (EC145) representa un nuevo conjugado de FA soluble en agua del poderoso agente desestabilizador de microtúbulos, desacetilvinblastina monohidrazida (DAVLBH; un derivado del producto natural, vinblastina ). [37] Se encontró que EC145 produce un marcado efecto antitumoral contra xenoinjertos tumorales subcutáneos FR-positivos bien establecidos utilizando regímenes bien tolerados. [30] EC145 también representa el primer conjugado de FA-fármaco que se evalúa en ensayos clínicos, [31] y actualmente (2009) se está probando en un ensayo de Fase 2b aleatorizado multinacional en combinación con doxorrubicina liposomal pegilada ( Doxil ).

El EC0225 representa el primer agente multifármaco dirigido a los FA de su clase que se ha descrito. Es una molécula construida con una única fracción de FA y extendida por un espaciador hidrofílico basado en péptidos que, a su vez, está unido a unidades de mitomicina y alcaloide de vinca a través de dos enlaces distintos que contienen disulfuro. [29] Se descubrió que los animales portadores de xenoinjertos tumorales humanos bien establecidos respondían completamente a la terapia con EC0225 con regímenes de dosificación que eran aproximadamente tres veces menos intensivos que los requeridos para el EC145. Se está realizando un ensayo de fase 1 para el EC0225.

BMS-753493 es una molécula que nació de una colaboración entre científicos de Endocyte Inc. y Bristol Myers Squibb (BMS). Representa un conjugado de FA que se construyó con un análogo semisintético de Epothilone A. [32] BMS-753493 se está evaluando actualmente en cuanto a seguridad y eficacia en ensayos clínicos de Fase 2 patrocinados por BMS.

EC0489 es el último fármaco quimioterapéutico dirigido al folato que ha entrado en ensayos clínicos patrocinados por Endocyte. Esta molécula es en realidad un derivado de EC145 (ver arriba) que fue diseñado para tener propiedades de depuración no específica limitadas a través del hígado. Al reducir la depuración hepática, menos fármaco pasará por la vía de excreción biliar; como consecuencia, se esperan menos toxicidades fuera del objetivo (previstas a partir de pruebas preclínicas).

Focalización de macrófagos activados

Los macrófagos son la primera línea de defensa del cuerpo humano contra los patógenos invasores. Normalmente, circulan en el torrente sanguíneo en un estado latente, pero en un sitio de inflamación debido a una lesión o enfermedad autoinmune, se activan, cambian de forma y expresan diferentes marcadores de superficie celular. [11] La expresión regulada positivamente del FR hace que los macrófagos activados sean una herramienta útil en la terapia dirigida al folato. Los macrófagos activados que producen TNF-alfa expresan la isoforma beta del FR y son diana con conjugados de folato in vivo . Por ejemplo, se informó que 99m Tc-EC20 se concentra en los hígados, bazos y extremidades artríticas de ratas artríticas inducidas con adyuvante a través de un mecanismo dependiente del folato. [38] El desarrollo de conjugados de folato-fármaco para la terapia de la inflamación está en marcha. [39] Se espera que las enfermedades que albergan macrófagos activados (como la artritis, la psoriasis y la enfermedad inflamatoria intestinal) algún día puedan tratarse con medicamentos dirigidos al folato.

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