Texto: María Vallet, Ilustración: Montse Canadell - 11 jun 2021 00:00 CET

En las últimas décadas, con el envejecimiento de la población, ha aumentado la prevalencia de las enfermedades óseas. En condiciones normales, el hueso se renueva continuamente mediante un proceso coordinado en el que los osteoclastos reabsorben el hueso viejo y los osteoblastos sintetizan y mineralizan nueva matriz ósea.

La osteoporosis es una enfermedad degenerativa caracterizada por una baja masa ósea y una arquitectura debilitada, que supone un aumento de la fragilidad de los huesos y el riesgo a padecer una fractura. El aumento de la esperanza de vida provoca una mayor incidencia de esta enfermedad en nuestra sociedad y se calcula que una de cada 3 mujeres y uno de cada 5 hombres mayores de 60 años sufrirá una rotura osteoporótica a lo largo de su vida.

Los tratamientos actuales presentan una serie de limitaciones que hace que la investigación en tratamientos alternativos sea necesaria y de gran interés. Con objetivo de encontrar nuevas soluciones, nuestro grupo de investigación se ha esforzado en desarrollar nanomedicinas para frenar la pérdida de densidad ósea y estimular su nueva formación.

Sabemos que los desequilibrios en proceso de formación-remodelación de hueso producen una disminución de la masa ósea y un deterioro de la microarquitectura del tejido óseo, lo que origina la osteoporosis, por eso las opciones de tratamiento convencionales de la osteoporosis se centran en inducir la actividad de los osteoblastos, aumentando así la formación de hueso, y suprimir la actividad de los osteoclastos, preservando la masa ósea y aumentando la resistencia del hueso.

Las terapias farmacológicas actuales son parcialmente eficaces y presentan algunas limitaciones, por lo que es muy importante buscar alternativas más eficaces y eficientes, y por eso hemos utilizado un enfoque diferente para investigar un nuevo tratamiento para combatir la osteoporosis.

Nuevo tratamiento

Sabemos que la vía de señalización Wnt-Betacatenina regula la formación de hueso y que la esclerostina es uno de los principales inhibidores de esta vía, que está aumentada en la osteoporosis. La reducción de la esclerostina mantiene activa esta vía y, por tanto, aumenta la formación de hueso. Por eso, el silenciamiento del gen SOST, que codifica la esclerostina, mediante siRNA puede ser una forma eficaz de reducir la expresión de la esclerostina para tratar potencialmente la osteoporosis.

Pero hay dos problemas, los siRNAs tienen una vida media muy corta y su capacidad de penetración es muy pobre. por eso, desgraciadamente, cuando se inyectan los siRNAs, se degradan rápidamente en sangre. Y de ahí surge nuestra idea, que es buscar un vehículo que permita un transporte más rápido de los siRNAs.

Las nanopartículas de sílice mesoporosa podrían ser el vehículo perfecto para transportar y proteger estos siRNAs, ya que estas nanopartículas miden alrededor de 100 nm, presentan una gran cantidad de poros y su superficie puede modificarse con diferentes polímeros y moléculas para dotarlas de diferentes capacidades como proteger y transportar los siRNAs, guiar las nanopartículas hasta el hueso osteoporótico y hacerlas invisibles para el sistema inmunitario.

También se puede aprovechar la gran capacidad de carga de las nanopartículas mesoporosas de sílice para introducir en los poros osteostatina, que es un péptido osteogénico que estimula la formación de hueso y reduce la resorción ósea. De esta manera podemos abordar el tratamiento de la osteoporosis inhibiendo la resorción ósea y al mismo tiempo promoviendo la formación de nuevo hueso.

Estas nanopartículas como transportadoras de siRNAs y osteostatina las hemos probado en ratones osteoporóticos para evaluar su efecto en el hueso dañado. Con este tratamiento hemos alcanzado valores de calidad ósea similares a los del hueso sano, e incluso superiores a los de la PTH, el patrón oro para el tratamiento de la osteoporosis.

Advanced Grant

Acabamos de dar a conocer estos resultados científicos, que corresponden a uno de los objetivos del proyecto VERDI de la Advanced Grant de la ERC, conseguir un tratamiento eficaz para revertir la osteoporosis utilizando nanopartículas mesoporosas de sílice cargadas con dos novedosas biomoléculas osteogénicas.

El nanosistema que hemos desarrollado es capaz de transportar estas biomoléculas al tejido óseo de manera específica protegiéndolas de su biodegradación. Estos resultados se acaban de publicar en la revista científica Advanced Science. Demostramos que los resultados obtenidos en el desarrollo de esta nueva nanomedicina, basada en nanopartículas mesoporosas de sílice combinando terapia génica y péptidos osteogénicos para estimular la formación ósea y revertir la osteoporosis en ratones, es extremadamente esperanzadora. Gracias a este tratamiento, los animales osteoporóticos recuperaron niveles normales de densidad mineral ósea y sus marcadores genéticos e histológicos se asemejaron a los de animales sanos. Este trabajo supone un nuevo paso en el desarrollo de nuevas terapias basadas en nanomedicinas para luchar contra la osteoporosis.

María Vallet es catedrática de Química Inorgánica

Referencia bibliográfica:

Mora-Raimundo, Lozano, Benito, Mulero, Manzano and Vallet-Regí. Osteoporosis Remission and New Bone Formation with Mesoporous Silica Nanoparticles. Adv. Sci. 2021, 2101107