En el Laboratorio de Bioinorgánica Aplicada del Centro de Química, del Instituto de Ciencias de la Universidad Autónoma de Puebla (ICUAP), el doctor Enrique González Vergara y su equipo de trabajo desarrollaron compuestos de decavanadato de metformina para la prevención y tratamiento de obesidad y diabetes tipo 2. Sus resultados han sido patentados y han dado origen a nuevas líneas de investigación para probar su eficacia en melanomas, un tipo de cáncer, así como en enfermedades neurodegenerativas.
El interés del doctor González Vergara por estudiar el decavanadato y los metalofármacos adquiere relevancia científica, pues busca encontrar usos terapéuticos efectivos en cáncer y otros padecimientos. De ahí que su laboratorio enfoque sus esfuerzos en sintetizar distintos compuestos -con decavanadato o compuestos mixtos de cobre y vanadio-, para corroborar su actividad anticancerígena.
El investigador explicó que el ión decavanadato ha demostrado tener amplias funciones biológicas, entre éstas efectos antidiabéticos y anticancerígenos: “Los compuestos de vanadio y los fármacos antidiabéticos (como la metformina) tienen efectos antiproliferativos en células de melanoma”.
Recordó que este trabajo inició cuando buscaron un compuesto con vanadio, un metal de extracción relativamente fácil y económica, además de ser el único elemento de la tabla periódica descubierto inicialmente en México.
Al realizar la síntesis y las pruebas en laboratorio se obtuvieron resultados inesperados: en lugar de compuestos con un solo vanadio, se lograron cristales de un compuesto contenido al ión decavanadato formado por 10 vanadios y 28 oxígenos. Así, se dieron a la tarea de caracterizar esta interesante estructura.
El objetivo del científico era encontrar ciertas formulaciones que ayudaran en el tratamiento de la diabetes, por lo que de manera experimental inyectaron este compuesto en ratas de la cepa Long-Evans, las cuales se utilizan como un organismo multipropósito en la investigación sobre obesidad.
Fue así como realizó con su equipo de trabajo un experimento con dos grupos muestra. A los dos se les suministró una dieta alta en carbohidratos, pero sólo a uno se le inyectó decavanadato. El modelo animal que no recibió la inyección registró altos niveles de insulina y mayor concentración de grasa.
“El contraste fue notable: se demostró que el grupo al que se le administró el decavanadato no generó niveles altos de insulina, ni de ácidos grasos, a diferencia del que no recibió el compuesto. Lo que reflejó que el modelo funcionó”.
Estos resultados propiciaron nuevos estudios para combinar el decavanadato con metformina, un fármaco antidiabético. Al probarlo en modelos animales se comprobó su eficacia en el control de glucosa en sangre, por lo que fue considerado para el tratamiento de la diabetes y posteriormente patentado en el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI).
Parte de las tareas sustantivas que se desarrollan en el Laboratorio de Bioinorgánica Aplicada es la formación de recursos humanos, quienes llevan el conocimiento adquirido a otros proyectos con impacto. Por ejemplo, el doctor González Vergara refirió que su exalumno Eduardo Sánchez Lara fue el primero en sintetizar el decavanadato.
También destacó que la posdoctorante Irma Sánchez Lombardo ha realizado colaboraciones destacadas con laboratorios de Portugal y España para probar los efectos de la metformina-decavanadato en células de melanoma, donde ha demostrado que este compuesto inhibe la reproducción de células cancerosas.
Para el investigador estos resultados generan nuevas inquietudes para explorar otras líneas de conocimiento, como las que desarrollan sus colaboradores, los doctores Samuel Treviño Mora y Alfonso Daniel Díaz Fonseca, quienes estudian los efectos de la metformina-decavanadato en la neurodegeneración y el reconocimiento de la memoria en un modelo de síndrome metabólico; es decir, que cuando la insulina se dispara y causa problemas, también se afecta el cerebro, por eso la importancia de analizar este compuesto que tiene la capacidad de detener dicho proceso.
De esta forma, en el Laboratorio de Bioinorgánica se abren nuevas vertientes para realizar investigación en diabetes, cáncer y enfermedades neurodegenerativas. Sus resultados son prometedores para tratamientos terapéuticos efectivos.
En las últimas décadas, el uso de compuestos metálicos en la investigación biomédica ha ganado gran atención debido a su potencial terapéutico. Entre estos compuestos, el decavanadato y los sistemas mixtos de cobre y vanadio han mostrado resultados prometedores en estudios preliminares relacionados con la actividad anticancerígena. Estos compuestos, por su estructura y propiedades únicas, están siendo estudiados para comprender su mecanismo de acción y su eficacia en diversos tipos de cáncer.
Propiedades y Mecanismo de Acción
El decavanadato (β-[V10O28]6-) es un compuesto metálico de vanadio con una estructura polianódica compleja que le otorga propiedades oxidativas y capacidad para interactuar con biomoléculas como ADN, ARN y enzimas críticas. Se ha observado que el vanadio puede inducir apoptosis en células tumorales a través de la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS, por sus siglas en inglés) y la modulación de vías de señalización celular como la vía PI3K/Akt y MAPK. Estas vías son esenciales para la proliferación y supervivencia celular, por lo que su inhibición puede llevar a la muerte selectiva de células cancerígenas.
Por otro lado, los compuestos mixtos de cobre y vanadio combinan las propiedades anticancerígenas individuales de ambos elementos. El cobre, por ejemplo, es conocido por su capacidad para generar estrés oxidativo y por su papel en la inhibición de angiogénesis, un proceso crítico en el desarrollo y la diseminación del cáncer. La combinación con vanadio potencia estas propiedades y puede mejorar la eficacia terapéutica al actuar de manera sinérgica en múltiples objetivos moleculares.
Estudios Preclínicos y Resultados Prometedores
Varios estudios preclínicos han evaluado el potencial anticancerígeno del decavanadato y de los compuestos mixtos de cobre y vanadio en modelos celulares y animales. Por ejemplo, en un estudio publicado en Journal of Inorganic Biochemistry, se demostró que el decavanadato puede inducir apoptosis en líneas celulares de cáncer de mama y colon al aumentar los niveles intracelulares de ROS y alterar la función mitocondrial. Además, en modelos animales, estos compuestos han mostrado reducir significativamente el tamaño de los tumores sin causar efectos adversos graves en los tejidos sanos.
En el caso de los compuestos mixtos de cobre y vanadio, investigaciones recientes han revelado que su administración puede aumentar la eficacia de tratamientos quimioterápicos tradicionales. Un estudio realizado por un equipo de la Universidad de Oxford demostró que estos compuestos pueden sensibilizar las células de cáncer de pulmón no microcítico a medicamentos como cisplatino, lo que permite utilizar dosis más bajas del fármaco y reducir así sus efectos secundarios.
Retos y Futuro de la Investigación
A pesar de los resultados alentadores, el uso de compuestos metálicos como agentes anticancerígenos enfrenta varios desafíos. Uno de los principales es la posible toxicidad sistémica asociada con la acumulación de metales en el organismo. Para abordar este problema, se están desarrollando sistemas de administración dirigidos, como nanopartículas y vehículos liposomales, que permitan entregar los compuestos directamente a las células tumorales, minimizando el daño a tejidos sanos.
Otro aspecto crucial es la necesidad de comprender mejor las interacciones moleculares y celulares de estos compuestos. Investigaciones futuras deberán centrarse en identificar biomarcadores que permitan predecir qué pacientes podrían beneficiarse más de este tipo de tratamiento y en optimizar las formulaciones químicas para maximizar su eficacia.