“Delivery” farmacológico celular: Liposomas cubiertos con proteínas de Lactobacilus

Manuel Carlevaro. Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (CONICET - UNLP) y Universidad Tecnológica Nacional.

Los liposomas son vesículas lipídicas artificiales ampliamente empleadas como sistemas de liberación de sustancias en el interior de las células. Una suerte de “delivery”. De este modo, estas vesículas son capaces de transportar, por ejemplo, fármacos quimioterapéuticos usados en el tratamiento del cáncer o genes incluidos en plásmidos empleados en terapia génica. Estos liposomas pueden, entonces, ser incorporados a través de la boca por el tracto gastrointestinal y ser absorbidos por las células de interés.

Cuando la membrana lipídica que forma el liposoma se une con la membrana plasmática de la célula, mediante toda una variedad de procesos, el fármaco ingresa a la célula. En cualquiera de los procesos mediante los cuales esta liberación del fármaco se produce, las propiedades interfaciales del liposoma juegan un papel fundamental.

Las proteínas de capa-S (PCS) son arreglos de origen proteico que se encuentran en la membrana de bacterias. Se trata de proteínas simples o glucosiladas (unidas a un azúcar) que representan la más simple membrana biológica desarrollada durante la evolución. Estas proteínas tienen la peculiaridad de que muestran comportamientos de ensamblado in vitro, en superficies interfaciales que incluyen, entre otras, liposomas. Debido a estas propiedades, y al hecho de que pueden ostentar en superficies proteínas y epitopes de anticuerpos, las PCS pueden emplearse para transportar antígenos.

Uno de los problemas del uso de liposomas como transportadores de drogas por vía oral (es decir, cuando el medicamento es administrado por la boca) es que estos deben sobrevivir a los efectos de los medios biológicos del tracto gastrointestinal: terribles cambios de pH, exposición a sales biliares con gran capacidad emulsificante, acción de las enzimas pancreáticas, cambios de temperatura, por nombrar algunas. En un trabajo reciente de A. Hollmann (2007), del Laboratorio de Microbiología Molecular, Departamento de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Quilmes, en colaboración con el Laboratorio de Fisicoquímica de Membranas Lipidicas y Liposomas de la Facultad de Farmacia y Bioquímca de la Universidad de Buenos Aires y el Laboratorio de Microbiología del CIDCA (Universidad Nacional de La Plata) se llevó a cabo la caracterización de la unión de PCS del Lactobacilus brevis y del Lactobacilus kefir sobre superficies lipídicas de liposomas, así como la estabilidad resultante de estos.

En este trabajo se estudió experimentalmente, por primera vez, la estabilidad de los liposomas cubiertos con estas proteínas provenientes de los lactobacilos utilizados en alimentos lacteos. Los factores probados fueron los mencionados arriba: la temperatura (T), acidez (pH), la acción de un extracto pancreático (EP) y el efecto a la presencia de las sales biliares (SB). En primer lugar se midió el potencial Z mediante electroforesis de los liposomas cubiertos con PCS en comparación con liposomas sin cobertura. En la electroforesis se establece un campo eléctrico uniforme gracias al cual las partículas cargadas pueden migrar. El potencial Z da idea de la carga que tienen las partículas que migran. En este caso, las partículas son los liposomas cargados.

Los resultados mostraron que la cobertura de los liposomas con PCS redujo el potencial Z, mostrando que la carga disminuyó como consecuencia de la interacción entre los lípidos del liposoma y las PCS. Experimentos de microscopía electrónica mostraron que las PCS cubren los liposomas comparados con los liposomas sin cobertura (ver Figura).

Con el objeto de medir estabilidad se llevaron a cabo experimentos mediante “cargado” de los liposomas (con o sin PCS) con una sustancia fluorescente y se observó cuanto porcentaje podían retener de esta sustancia al cabo de cada tratamiento (T, pH, EP y SB). En los experimentos a distinta T se observó que la presencia de una cobertura con PCS mejoraba la estabilidad de los liposomas. Se observó que a pH gastrointestinal los liposomas cubiertos con PCS muestran más estabilidad que sin cobertura. Finalmente, la estabilidad bajo la acción del extracto pancreático (EP) y de las sales biliares (SB) es mayor sobre los liposomas cubiertos con PCS que sin cobertura. De este modo, este trabajo muestra que liposomas cubiertos con estas PCS podrían sortear las barreras que todo medicamento administrado por vía oral debe superar. Un rasgo adicional, pero no poco importante, es que estas proteínas son extraídas de bacterias de una familia que se emplea cotidianamente en la industria alimenticia.

Referencia: Hollmann, A., Delfederico, L., Glikmann, G., De Antoni, G., Semorile, L., Disalvo, E. A. Characterization of liposomes coated with S-layer proteins from lactobacilli. Biochimica et Biophysica Acta. 1768. 393-400. 2007.