El càncer de pulmó és una de les principals causes de mortalitat per càncer a escala mundial i requereix noves estratègies terapèutiques capaces d’actuar amb precisió a nivell molecular i arribar de manera eficient al teixit pulmonar. Les teràpies basades en ARN, com l’ARN missatger (mARN) i l’ARN d’interferència (siARN), ofereixen un gran potencial per modular l’expressió gènica, però la seva aplicació clínica es veu limitada per barreres biològiques com la seva inestabilitat, la dificultat d’entrada a les cèl·lules i la baixa biodisponibilitat als teixits diana.
El Dr. Antoni Torres Coll ha desenvolupat a la seva tesi doctoral a IQS un sistema de nanomedicina basat en polímers per a l’administració inhalada d’ARN terapèutic pel càncer de pulmó, tot integrant coneixements de química de polímers, nanotecnologia i tecnologia farmacèutica.
La nanomedicina pot donar resposta a aquests reptes, però els sistemes actuals, principalment basats en nanopartícules lipídiques, presenten limitacions importants pel que fa al tropisme, la capacitat d’adaptació i els exigents requeriments d’emmagatzematge en cadena de fred. Es fa necessari trobar, doncs, nous sistemes d’administració de les nanoteràpies i assegurar la seva biodisponibilitat. En aquest context, i dins del Grup d’Enginyeria de Materials GEMAT – NanoTher Nanotherapies Lab d’IQS, el Dr. Antoni Torres Coll va dur a terme la seva tesi doctoral sota el títol From polymer design to inhalable RNA nanomedicine: poly(β-amino ester) nanoparticles for lung cancer treatment, que ha estat co-dirigida per la Dra. Cristina Fornaguera Puigvert i pel Dr. Salvador Borrós Gómez.
El seu objectiu ha estat desenvolupar un sistema de nanomedicina basat en polímers per a l’administració inhalada d’ARN terapèutic pel càncer de pulmó, tot integrant coneixements de química de polímers, nanotecnologia i tecnologia farmacèutica.
Disseny i obtenció de nanopartícules funcionals
El primer objectiu de la tesi va ser establir un marc de disseny estructura–funció per als polímers de poli(β-aminoèster) (pBAEs), partint de sistemes prèviament desenvolupats. Es va observar que les estratègies basades en la combinació de polímers amb funcionalitats complementàries presenten limitacions, ja que, durant la formació de les nanopartícules, algunes funcionalitats poden quedar parcialment enterrades i perdre eficàcia. Aquesta problemàtica es va abordar mitjançant una aproximació modular basada en química “click”, que permet desacoblar la complexació de l’ARN de la funcionalització superficial. Això va permetre ajustar de manera controlada propietats clau com la captació cel·lular, la transfecció i l’especificitat cap a diferents poblacions cel·lulars. La rellevància d’aquest control sobre la presentació superficial es va validar en models avançats tridimensionals de pulmó, evidenciant la seva influència en el comportament biològic de les nanopartícules.
Posteriorment, aquesta tesi va abordar una de les principals barreres per a l’administració inhalada: la mucosa pulmonar. Mitjançant tècniques complementàries, es van estudiar les interaccions entre les nanopartícules i la mucosa pulmonar. Els resultats van demostrar que les superfícies zwitteriòniques permeten reduir l’adhesió a la mucosa i millorar la difusió a través del moc, afavorint l’arribada de les nanopartícules a l’epiteli pulmonar.
Desenvolupament farmacèutic per a l’administració inhalada
Finalment, en col·laboració amb el grup de la Dra. Olivia Merkel de la Ludwig-Maximilians-Universität de Munich, el Dr. Torres va desenvolupar una forma farmacèutica inhalable basada en micropartícules amb nanopartícules integrades. Mitjançant l’optimització del procés d’assecat per atomització (spray-drying) amb un disseny d’experiments, es van obtenir pols respirables amb bones propietats aerodinàmiques, alta estabilitat i preservació de la funcionalitat de l’ARN després del procés i la reconstitució.
En conjunt, aquesta recerca estableix una estratègia integrada i translacional per al desenvolupament de nanomedicines polimèriques per a la teràpia d’ARN en càncer de pulmó. En connectar el disseny molecular amb la formulació farmacèutica, demostra la viabilitat dels sistemes basats en pBAE com a vectors inhalables, capaços de penetrar el moc i mantenir l’activitat biològica de l’ARN. Tot i que el treball està focalitzat en el càncer de pulmó, la plataforma desenvolupada té potencial per aplicar-se a altres malalties pulmonars que es puguin beneficiar d’una administració local de teràpies gèniques.
Publicacions relacionades
A.Torres-Coll et al, Engineering oncogene-targeted anisamide-funcionalitzed pBAE nanoparticles as efficient lung cancer antisense therapies, RSC Adv., 2023, 13, 29986.
A.Torres-Coll et al, Transforming Tumor Cells into Professional Antigen-Presenting Cells Using Poly(β-amino Ester) Nanoparticles to Deliver CD80-encoding mRNA, Nanoscale Horiz., 2026, Advanced article.
Aquesta tesi ha estat realitzada en el marc del projecte europeu Transcan JTC2021 Tumorout project.
També ha rebut ajuts de l’Institut de Salut Carlos III (ISCIII, AC22/00042) i de la Fundación Científica de la Asociación Española contra el Cáncer (FCAECC, TRNSC213882FORN); un ajut de contracte predoctoral finançat per MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (PRE2022-102845, PID2021-125910OB-I00); i ajuts EMBO Scientific Exchange Grant (11111) i COST Short-Term Scientific Mission (CA21154), per fer les estades internacionals.
