Evaluación del potencial de las nanopartículas de Se en aplicaciones biomédicas mediante el uso de herramientas (bio)analíticas y tecnologías ómicas

• Autores: Héctor Estévez Sánchez
• Directores de la Tesis: José Luis Luque García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Isabel Barrena Pérez (presid.), Roberto Álvarez-Fernández García (secret.), Mario Corte Rodríguez (voc.), Lourdes Ramos Rivero (voc.), Isabel López Heras (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Avanzada por la Universidad Complutense de Madrid
• Calificación: Sobresaliente Cum Laude
• Materias:
  • Química
    • Química analítica
      • Análisis bioquímico
      • Espectroscopia de masas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • El selenio, así como un gran número de elementos y sustancias químicas, han sido estudiados con relación a los efectos que son capaces de producir en un contexto bioquímico. Aunque la naturaleza química es un factor crucial en su aplicabilidad como agentes quimioterapéuticos, la forma y dimensiones en la que se presentan es igual de decisiva. Gracias a la irrupción de la nanotecnología, así como del desarrollo de técnicas bioanalíticas y de caracterización, los avances en el estudio de las propiedades de nuevos materiales han evolucionado exponencialmente. Concretamente, una de las áreas que ha experimentado una mayor revolución es la nanomedicina. El cáncer es, desde hace décadas, una de las enfermedades con mayor mortalidad del planeta, superando los 10 millones de defunciones anuales. Se define por una serie de cambios mutagénicos en las células que multiplican exponencialmente su crecimiento.

    Su tratamiento es principalmente cirugía, radioterapia, y quimioterapia. A pesar de que los avances en esta última son muy considerables, suele apoyarse en tratamientos sistémicos. Puesto que el fármaco no se absorbe específicamente, las dosis suelen ser mayores de las teóricamente necesarias, y los efectos secundarios suelen tener un precio muy alto para los pacientes.

    El selenio ha sido apreciado clásicamente por sus propiedades antioxidantes, Si bien, en numerosos estudios, también se ha sugerido su potencial quimioterapéutico. Por este motivo, en la presente Tesis Doctoral, en primer lugar se comparó el comportamiento de nanopartículas de selenio elemental (SeNPs), con el de otras formas de selenio más estudiadas, tanto orgánicas como inorgánicas, en una serie de estudios bioanalíticos en células de hepatocarcinoma (HepG2). Además de estudios preliminares de viabilidad, proliferación y muerte celular, se exploraron ciertos marcadores claves en rutas metabólicas importantes como la apoptosis o el control del ciclo celular. Las SeNPs exhiben un comportamiento claramente diferente al resto de especies evaluadas. Son capaces de reducir la viabilidad y proliferación celular, y no inducen apoptosis, sino que inhiben parcialmente una de las ciclinas dependientes de kinasa que controlan la entrada del ciclo celular hacia mitosis. Esta inhibición parcial, además de confirmar a las SeNPs como potencial agente en quimioterapia, es un indicador de que afectan selectivamente a las células cancerígenas, ya que tienen un metabolismo mucho más rápido.

    Una vez confirmado el potencial antitumoral de las SeNPs, se planteó profundizar en los mecanismos moleculares del efecto de las SeNPs en células cancerígenas. A través de múltiples estrategias -ómicas (transcriptómica, proteómica y metabolómica) se pudo obtener un conocimiento muy valioso acerca de cómo las SeNPs son capaces de modular, inhibir o activar diferentes rutas celulares cuya participación en procesos cancerígenos es fundamental. El estudio de transcriptómica, además de confirmar la inhibición parcial de Cdk1 observada por Western Blot, reveló un gran número de alteraciones en tránscriptos con una participación muy significativa en el ciclo celular como por ejemplo CDKN1A, CDC25, o CDCA2, entre otros. Otro gran número de genes alterados son considerados supresores tumorales como BTG3 o DUSP5, o inhibidores de la proliferación celular como DUSP5. Cabe mencionar también la colección de genes asociados a la inducción del fenotipo senescente encontrados alterados, como por ejemplo SERPINE-1, CCL-20 o MMP3. De formas complementaria, se analizó específicamente la expresión de uno de los marcadores más claros de senescencia; la ß-galactosidasa. Las células expuestas a SeNPs expresaron unos niveles de enzima iguales a los del control positivo de senescencia.