Reducir la toxicidad de la quimioterapia sin perder eficacia sigue siendo uno de los grandes retos de la oncología. Un equipo investigador del Instituto de Investigación Sant Pau (IR Sant Pau) ha demostrado en un estudio publicado en Materials Today Bio que una estrategia de diseño más precisa en nanomedicina permite mantener —e incluso mejorar— el efecto antitumoral utilizando cantidades mucho menores de fármaco.
«Durante años se ha asumido que aumentar la cantidad de fármaco era la vía para mejorar la eficacia, pero nuestros resultados no indican eso. Lo realmente decisivo es cómo y dónde se une ese fármaco al nanotransportador», explica el Dr. Ugutz Unzueta, investigador del grupo de Oncogénesis y Fármacos Antitumorales del IR Sant Pau. «Un diseño estructural preciso permite aprovechar mucho mejor el fármaco y reducir la dosis necesaria».
Las terapias dirigidas han transformado el tratamiento del cáncer al permitir transportar fármacos muy potentes directamente a las células tumorales. Sin embargo, incluso las estrategias más avanzadas, como los conjugados anticuerpo-fármaco, siguen presentando limitaciones relevantes, como una biodistribución subóptima o toxicidades que restringen la dosis administrable.
«El reto ya no es solo dirigir el fármaco al tumor, sino hacerlo con la máxima precisión posible para que cada molécula cuente», señala el Dr. Unzueta. «Si no controlamos cómo se distribuye, parte del potencial terapéutico se pierde».
Con el objetivo de superar estas limitaciones, el equipo investigador ha desarrollado nanomedicinas proteicas, capaces de autoensamblarse en nanopartículas multivalentes y dirigirse de forma altamente selectiva a células tumorales que sobreexpresan el receptor CXCR4. Este receptor está implicado en la progresión y diseminación de numerosos tumores sólidos y hematológicos, y su expresión se asocia a peor pronóstico clínico.
La plataforma utilizada en el estudio se basa en un nanovehículo proteico que presenta múltiples copias de un péptido direccionador a CXCR4. Esta arquitectura multivalente favorece la unión cooperativa al receptor y una captación preferente por las células tumorales, minimizando la acumulación del tratamiento en tejidos sanos.
El trabajo analizó de forma comparativa distintas estrategias para unir el fármaco citotóxico al nanovehículo proteico, un aspecto que tradicionalmente se ha considerado secundario frente a la elección del fármaco o de la diana terapéutica. En este estudio, los investigadores fueron un paso más allá y evaluaron estrategias de conjugación sitio-específica, que permiten fijar una única molécula de fármaco en posiciones estratégicamente seleccionadas de la estructura proteica.
Los resultados demostraron que controlar tanto el número de moléculas de fármaco como su localización exacta tiene un impacto positivo en la capacidad del nanoconjugado para acumularse en el tumor y, en última instancia, en su eficacia antitumoral. «Hemos comprobado que colocar el fármaco en una región estructuralmente neutra permite mejorar su rendimiento terapéutico», comenta el Dr. Unzueta.
Para evaluar de forma rigurosa el impacto real de esta estrategia de diseño, el estudio combinó distintos tipos de experimentos complementarios, que abarcaron desde ensayos celulares hasta modelos animales de enfermedad tumoral diseminada. Este enfoque escalonado permitió establecer una relación directa entre el diseño molecular del nanoconjugado y su comportamiento biológico.
En primer lugar, los investigadores realizaron ensayos de citotoxicidad in vitro en líneas celulares tumorales que sobreexpresan el receptor CXCR4. Estos experimentos permitieron comparar directamente la potencia antitumoral de los distintos nanoconjugados en condiciones controladas. Los resultados mostraron que el nanoconjugado optimizado, con una única molécula de fármaco situada en una región estructuralmente neutra, igualaba o superaba la eficacia de versiones con mayor carga citotóxica, confirmando además que el efecto seguía siendo dependiente de CXCR4.
Por su parte, la eficacia terapéutica se confirmó en modelos animales de cáncer hematológico, que reproducen de forma más fiel la complejidad de la enfermedad. En estos modelos, el nanoconjugado optimizado logró controlar la progresión tumoral de manera similar a versiones que contenían hasta cuatro veces más fármaco.
«Lo más relevante es que este efecto se mantiene cuando pasamos del laboratorio al animal completo», subraya el Dr. Unzueta. «Eso indica que el beneficio del diseño no es solo teórico, sino que se traduce en una mayor eficacia real y en la posibilidad de reducir dosis».
El estudio se apoya en una línea de investigación sostenida del IR Sant Pau, desarrollada por el grupo de Oncogénesis y Fármacos Antitumorales, centrada en el receptor CXCR4 como diana terapéutica en cáncer. En este contexto, el trabajo publicado ahora en Materials Today Bio supone un paso adelante al refinar el diseño de estos nanoconjugados y demostrar que la estrategia de conjugación del fármaco es determinante para maximizar su eficacia, incluso manteniendo la misma diana terapéutica.
«Este estudio no solo confirma que CXCR4 es una diana muy potente, sino que demuestra que optimizar cómo se entrega el fármaco nos permite obtener más efecto con menos dosis, que es uno de los grandes objetivos de la oncología de precisión», añade el Dr. Unzueta.
En conjunto, el trabajo sitúa la estrategia de conjugación como un elemento central en el diseño de terapias oncológicas de precisión y refuerza el potencial de las nanomedicinas proteicas multivalentes como una alternativa prometedora a las terapias dirigidas convencionales. Los autores confían en que estos avances sirvan de base para futuras optimizaciones y estudios preclínicos orientados a su aplicación clínica, con el objetivo final de ofrecer tratamientos más eficaces, selectivos y seguros para los pacientes con cáncer.
Rueda A, Garcia-Leon A, Arena LA, Mendoza JI, Aviñó A, Fabrega C, Eritja R, Paez D, Alba-Castellon L, Vazquez E, Villaverde A, Mangues R, Casanova I, Unzueta U. Conjugation strategy shapes antitumor efficacy and enables dose-sparing in non-antibody protein nanoconjugates. Mater Today Bio 2026;36:102698. https://doi.org/10.1016/j.mtbio.2025.102698
