Terapia fotodinámica: luz y oxígeno en vez de antibióticos para destruir microorganismos

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La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha declarado la resistencia antimicrobiana como uno de los principales problemas de salud mundial. El uso abusivo e incorrecto de antibióticos está provocando que bacterias, virus y hongos se vuelvan resistentes a los medicamentos que actualmente utilizamos para combatirlos.

Eso implica que enfermedades comunes que hasta ahora habían estado controladas dejen de estarlo, como infecciones urinarias provocadas por la bacteria Escherichia coli o infecciones más graves en el torrente sanguíneo causadas por el hongo Candida auris. La falta de respuesta dificulta el tratamiento, prolonga la duración de la enfermedad, incrementa el riesgo de recurrencias y propagación de dichas enfermedades y, en el peor de los casos, acrecienta el número de muertes.

Así las cosas, surge la necesidad de buscar estrategias alternativas para hacer frente a estos parásitos multirresistentes. Sin embargo, el desarrollo de nuevos antibióticos supone altos costes y, generalmente, requiere de largos periodos de tiempo hasta su regulación y aprobación. Tanto es así que, en algunos casos, los microorganismos generan resistencia a los nuevos fármacos antes de que sean aprobados para su comercialización.

Matar microbios con luz y oxígeno

Una de las estrategias alternativas a los antibióticos es la terapia fotodinámica. Requiere la presencia de tres elementos de manera simultánea: luz, un compuesto fotosensible generalmente de naturaleza orgánica que presenta un color intenso (fotosensibilizador) y oxígeno molecular.

La luz de una determinada longitud de onda (azul, verde, roja) activa a la molécula fotosensible, que a su vez es capaz de activar al oxígeno molecular y generar lo que se conoce como especies reactivas de oxígenos (ROS, por sus siglas en inglés).

Las ROS son capaces de dañar diversas biomoléculas esenciales para las células o microorganismos como las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Como consecuencia, se genera un daño en las células, bacterias, virus u hongos, provocando su muerte.

Sin apenas efectos secundarios

Lo interesante de este tratamiento es que solo cuando los tres componentes están presentes simultáneamente tiene lugar el efecto terapéutico, ya que los tres elementos por separado no son tóxicos. Eso nos permite controlar y localizar el tratamiento a través de la luz: solo en las zonas donde las moléculas fotosensibles se hayan acumulado y sean irradiadas de forma local con dosis de luz controlada (en potencia y tiempo) se generarán especies reactivas de oxígeno. De ahí que podamos asegurar que se trata de un procedimiento selectivo, que actúa justo donde queremos y apenas provoca efectos secundarios.

Actualmente, esta terapia se utiliza en diversos problemas de salud localizados en superficies cutáneas, principalmente en dermatología (infecciones fúngicas, acné, psoriasis,…) y como tratamiento selectivo para algunos carcinomas de la piel, y lesiones precancerosas, como la queratosis actínica.

También se emplea en el ámbito odontológico para el tratamiento de infecciones en la cavidad bucal como la periodontitis, provocadas por la acumulación de placa bacteriana.

Imagen confocal de fluorescencia de bacterias (Escherichia coli) a las que se les ha aplicado la terapia fotodinámica. Las bacterias con fluorescencia roja son las bacterias que han muerto, mientras que las verdes son las que han resistido el tratamiento.

También destruye virus

La terapia fotodinámica es prometedora por varios motivos. Por un lado, actúa contra diversos agentes infecciosos, incluyendo virus frente a los cuales los antibióticos no tienen ningún efecto. Además sus resultados son inmediatos y no suele desarrollar resistencia, por lo que se puede repetir el tratamiento varias veces.

Sin embargo, también presenta varias limitaciones en las que la comunidad científica está trabajando. La primera es que, normalmente, los fotosensibilizadores son compuestos orgánicos poco solubles en medios acuosos, lo que dificulta su entrada a la célula. En segundo lugar, para que no se acumulen en las células sanas hay que promover su especificidad exclusivamente hacia los agentes patológicos (virus, bacterias y hongos).

Una de las opciones que se barajan es añadirles grupos funcionales o moléculas que son solubles en agua y/o que son selectivas hacia un tipo de microorganismo (por ejemplo, azúcares) para así reducir su carácter hidrófobo inherente y aumentar su especificidad. También se plantea usar nanopartículas como transportadores de estos compuestos fotoactivos.

El uso de la nanotecnología es cada vez más común en nuestra sociedad en aplicaciones biomédicas (nanomedicina). Área ampliamente estudiada para el transporte de fármacos y en este caso de los fotosensibilizadores.

Aunque aún queda trabajo de investigación por desarrollar y realizar nuevos ensayos clínicos, todo apunta a que la luz y el oxígeno podrían transformar el futuro del tratamiento de las enfermedades infecciosas.

The Conversation

Ruth Prieto-Montero recibe fondos de MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (Proyectos PID2020-114347RB-C32) y , Gobierno Vasco-Eusko Jaurlaritza (proyecto IT1639-22).

Virginia Martínez Martínez recibe fondos de MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (Proyectos PID2020-114347RB-C32) y , Gobierno Vasco-Eusko Jaurlaritza (proyecto IT1639-22)

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