Tratamiento de cáncer o tumor inducido por la liberación de calor generado por diversas cadenas de magnetosomas extraídas de bacterias magnetotácticas y sometidas a un campo magnético alterno.

Cadenas de magnetosomas bacterianos aislados de bacterias magnetotácticas,

en las que la mayoría de los magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección del alargamiento de cadena, para uso en el tratamiento de tumores por terapia térmica, de preferencia de un tumor sólido.

Tratamiento de cáncer o tumor inducido por la liberación de calor generado por diversas cadenas de magnetosomas extraídas de bacterias magnetotácticas y sometidas a un campo magnético alterno Campo de la invención:

La presente invención está en el campo de los tratamientos térmicos in vivo de células o tejidos, especialmente tumor (es) o células tumorales, usando el calor generado in situ por elementos magnéticos sometidos a un campo magnético alterno. La invención está en particular en el campo de la terapia térmica usando hipertermia o termoablación. El tipo de elemento magnético descrito en esta divulgación es una cadena de nanopartículas de óxido de hierro sintetizadas mediante un proceso biológico.

Breve sumario de la invención:

Esta invención describe una termoterapia que puede usarse para destruir cáncer, tumor (es) o células tumorales. El calor se genera por cadenas de magnetosomas bacterianos que se extraen de bacterias magnetotácticas, en que la mayoría de magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección del alargamiento de cadena. Estas cadenas de magnetosomas que se usan en termoterapia pueden obtenerse cultivando las bacterias en las diversas condiciones siguientes:

(1) Se cultivan bacterias magnetotácticas (p.ej. ATCC 700274) en un medio de crecimiento estándar (p.ej. medio ATCC 1653 o un medio de crecimiento similar al medio ATCC 1653 adecuado para hacer crecer la cepa ATCC 700274) .

(2) Se cultivan bacterias magnetotácticas en un medio de crecimiento que contiene el medio de crecimiento estándar tal como se menciona en (1) y preferiblemente un aditivo que es un metal de transición. Son ejemplos de metales de transición que pueden usarse cobalto, níquel, cobre, zinc, manganeso y cromo.

(3) Se cultivan bacterias magnetotácticas en un medio de crecimiento que contiene el medio de crecimiento estándar tal como se menciona en (1) y preferiblemente un aditivo que es un agente quelante. Se entiende preferiblemente por agente quelante un compuesto orgánico que es un ligando monodentado o polidentado capaz de formar un complejo con los cationes derivados de hierro o cualquiera de los demás metales de transición.

(4) Se cultivan bacterias magnetotácticas en un medio de crecimiento que contiene el medio de crecimiento ATCC estándar tal como se menciona en (1) y los dos aditivos mencionados en (2) y (3) .

La presencia de aditivos en el medio de crecimiento bacteriano suministra una eficacia de calentamiento de magnetosoma mejorada (tanto en disolución como in vivo) . Las cadenas extraídas de magnetosomas en que la mayoría de los magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección de alargamiento de cadena, obtenidas sintetizando las bacterias en cualquiera de los cuatro medios de crecimiento diferentes descritos en (1) a (4) , pueden encapsularse también en una vesícula lipídica en presencia o no de un principio activo y usarse como tales en la termoterapia.

Antecedentes:

Últimamente, se han dedicado grandes esfuerzos a sintetizar nanopartículas magnéticas que sean capaces de inducir la producción de calor cuando se les aplica un campo magnético oscilante (Duguet et aI., Nanomed., 2006, 1, 157-168) y que puedan manipularse fácilmente usando campos magnéticos. Estos rasgos condujeron a la idea de que las nanopartículas magnéticas pueden ser útiles en la destrucción o eliminación de tumores mediante hipertermia o termoablación o que pueden usarse para liberar fármacos en regiones localizadas específicas del cuerpo. Este campo de investigación se designa a menudo como hipertermia por campo magnético alterno (CMA) , puesto que requiere la aplicación de un campo magnético alterno para inducir la producción de calor por las nanopartículas. En trabajos previos, el calor se inducía usando nanopartículas sintetizadas químicamente, principalmente en forma de nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (SPION en inglés) , que se mezclaban en disolución o se mezclaban con células o se administraban a un organismo vivo. Se evaluó también la actividad antitumoral de estas nanopartículas calentadas tanto en modelos animales como clínicamente en seres humanos. Se presenta una visión general del trabajo llevado a cabo anteriormente en las referencias enumeradas a continuación en la presente memoria (Bae et aI., J. Controlled Release, 2007, 122, 16-23; Ciofani et aI., Med. Hypotheses, 2009, 73, 80-82; De Nardo, Clin. Cancer Res., 2005, 11, 7087s-7092s; De Nardo et aI., J. Nucl. Med., 2007, 48, 437-444; Higler et aI., Radiology, 2001, 218, 570-575; Ito et aI., Cancer. Sci., 2003, 94, 308-313; Ito et aI., J. Biosci. Bioeng., 2003, 96, 364-369; Ito et al, Cancer Lett., 2004, 212, 167-175; Ito et aI., Cancer Immunol. Immun., 2006, 55, 320-328; Johannsen et aI., Int. J. Hyperthermia, 2005, 21, 637-647; Johannsen et aI., Int. J. Hyperthermia, 2007, 52, 1653-1662; Jordan et aI., Int. J. Hyperthermia, 1993, 9, 51-68; Kawai et aI., Prostate, 2005, 64, 373-381; Kawai et aI., Prostate, 2008, 68, 784-792; Kikumori et aI., Breast Cancer Res. Treat., 2009, 113, 435-441; Maier-Hauff et aI., J. Neurooncol., 2007, 81, 53-60; Oberdörster et aI., Environ. Health Persp., 2005, 113, 823-839; Ponce et aI., Int. J. Hyperthermia, 2006, 22, 205-213; Tai et aI., Nanotechnology, 2009, 20, 135101; Thisen et aI., Int. J. Hyperthermia, 2008, 24, 467-474) .

En este momento, hay al menos tres compañías que desarrollan terapia del cáncer usando el calor generado por nanopartículas magnéticas cuando se exponen estas últimas a un campo magnético alterno. Estas compañías son Sirtex (una compañía australiana) , Magforce (una compañía alemana) y Aspen Medisys (una compañía estadounidense, anteriormente Aduro Biotech y Triton Biosystem) . Las patentes que se han publicado por estas compañías describen diversos modos de usar el calor generado por nanopartículas magnéticas sintetizadas químicamente para terapia del cáncer (Sirtex: documentos US2006167313 o WO 2004/064921; Triton Biosystems ahora Aspen Medisys, LLC: US2003/0028071; Magforce: US2008/0268061) .

Aunque se ha hecho un progreso significativo en el campo de la terapia del cáncer con nanopartículas, han surgido preocupaciones respecto a la toxicidad inducida por la presencia de las nanopartículas sintetizadas químicamente en el cuerpo (Habib et aI., J. Appl. Phys., 2008, 103, 07A307-1-07A307-3) . Para minimizar los efectos secundarios potenciales que surgen durante los tratamientos clínicos, la cantidad de nanopartículas administradas tiene que ser lo menor posible reteniendo su efecto deseado. Para ello, las nanopartículas magnéticas tienen que generar una cantidad de calor suficientemente grande, concretamente tasas de absorción específica (TAE) significativas.

Por lo tanto, existe la necesidad de nanopartículas magnéticas que tengan una capacidad de calentamiento mayor que la obtenida habitualmente con las nanopartículas sintetizadas químicamente. Esto será útil para reducir la cantidad de material magnético necesaria para calentar un tejido biológico o célula. Esto puede conseguirse usando nanopartículas con volúmenes grandes o con alta anisotropía magnetocristalina (Hergt et aI., J. Phys. Condens. Matter, 2006, 18, S2919-S2934) .

Existe también la necesidad de desarrollar nanopartículas magnéticas que puedan tener dichas buenas propiedades y la capacidad de direccionarse hacia un tejido o célula En parte debido a su gran volumen, los magnetosomas sintetizados por bacterias magnetotácticas producen una mayor cantidad de calor que las nanopartículas sintetizadas químicamente cuando se somete a un campo magnético oscilante. Esto se ha mostrado para magnetosomas bacterianos mezclados en disolución (Hergt et al., J. Phys. Condens. Matter, 2006, 18, S2919-S2934; Hergt et al., J. Magn. Magn. Mater., 2005, 293, 80-86; Timko et al., J. Mag. Mag. Mat., 2009, 321, 1521-1524) . En las referencias anteriores, el tipo de magnetosomas bacterianos usados para llevar a cabo los experimentos no se ha identificado claramente.

Los magnetosomas son cristales intracelulares, unidos a membrana, de tamaño nanométrico y de un solo dominio magnético del óxido de hierro magnetita (Fe3O4) o del sulfuro de hierro greigita (FeS4) que se sintetizan por bacterias magnetotácticas. Los magnetosomas compuestos por magnetita pueden oxidarse hasta maghemita después de la extracción de las bacterias. Los magnetosomas se disponen habitualmente como una cadena en las bacterias, pero pueden encontrarse también magnetosomas individuales. Las bacterias parecen usar los magnetosomas para navegar por el campo geomagnético de la Tierra y ayudarlas a localizar y mantener las condiciones óptimas para su crecimiento y supervivencia (Bazylinski... [Seguir leyendo]

1. Cadenas de magnetosomas bacterianos aislados de bacterias magnetotácticas, en las que la mayoría de los magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección del alargamiento de cadena, para uso en el tratamiento de tumores por terapia térmica, de preferencia de un tumor sólido.

2. Cadenas según la reivindicación 1, para uso en el tratamiento de tumores por terapia térmica, en las que las cadenas de magnetosomas se someten a un campo magnético alterno suministrando la generación de calor.

3. Cadenas para uso según la reivindicación 1 o 2, en las que las cadenas de magnetosomas contienen al menos 2 magnetosomas, preferiblemente de 2 a 30 magnetosomas, más preferiblemente de 4 a 20 magnetosomas.

4. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en las que los magnetosomas contenidos en las cadenas poseen tamaños que se encuentran entre 10 y 120 nm, preferiblemente entre 10 y 70 nm, lo más preferiblemente entre 30 y 50 nm.

5. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en las que las cadenas de magnetosomas se han obtenido a partir de bacterias magnetotácticas que se cultivaron en un medio de crecimiento que contenía hierro y/u otro metal de transición tal como cobalto, níquel, cobre, cinc, manganeso o cromo.

6. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en las que las cadenas de magnetosomas se han obtenido a partir de bacterias magnetotácticas que se cultivaron en un medio de crecimiento que contiene un agente quelante, preferiblemente elegido entre bisfosfonatos, rodamina y EDTA.

7. Cadenas, para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en las que las cadenas de magnetosomas poseen un agente unido a los magnetosomas y/o incorporado a los magnetosomas que se usa para visualizar las cadenas de magnetosomas, siendo ventajosamente dicho agente un fluoróforo o un fluoróforo y un agente quelante, preferiblemente rodamina.

8. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que las cadenas de magnetosomas se encapsulan en una vesícula, usándose preferiblemente dicha vesícula en combinación con un principio activo.

9. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que el tratamiento de las células tumorales o del tumor es por hipertermia.

10. Cadenas para uso según la reivindicación 9, en las que la temperatura de tratamiento se encuentra entre 37 y 45ºC, preferiblemente entre 40 y 45ºC, lo más preferiblemente a 43ºC.

11. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que el tratamiento de las células tumorales es por termoablación.

12. Cadenas para uso según la reivindicación 11, en las que la temperatura de tratamiento se encuentra entre aproximadamente 45 y aproximadamente 100ºC, preferiblemente entre aproximadamente 45 y aproximadamente 70ºC, más preferiblemente entre aproximadamente 45 y aproximadamente 55ºC, lo más preferiblemente entre aproximadamente 50 y aproximadamente 55ºC.

13. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que la frecuencia del campo magnético se encuentra entre 50 y 1000 kHz, preferiblemente entre 100 y 500 kHz, más preferiblemente entre aproximadamente 100 y aproximadamente 200 kHz.

14. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que la amplitud del campo magnético se encuentra entre 0, 1 y 200 mT, preferiblemente entre 1 y 100 mT, más preferiblemente entre 10 y 50 mT.

15. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que el campo magnético se aplica durante un periodo de tiempo que varía entre 1 segundo y 6 horas, preferiblemente entre 1 minuto y 1 hora o entre 0, 5 minutos y 30 minutos, lo más preferiblemente entre 1 minuto y 30 minutos.

16. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que el proceso de calentamiento se repite.

17. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que se lleva a cabo el direccionamiento hacia el (los) tumor (es) o célula (s) tumoral (es) de las cadenas de magnetosomas usando un campo magnético.

18. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que se realiza el direccionamiento hacia el (los) tumor (es) ligando una molécula directora biológica y/o química que dirige hacia el (los) tumor (es) , tal como un anticuerpo y/o una molécula de PEG y/o ácido fólico, las cadenas de magnetosomas o la

vesícula que contiene las cadenas de magnetosomas.

19. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que se aplica el campo magnético alterno para mejorar la penetración de las cadenas de magnetosomas en las células tumorales.

20. Cadenas para uso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que dicho tumor se

selecciona de cáncer de próstata, cáncer de esófago, cáncer pancreático, cáncer de mama, cáncer de cerebro y cáncer de piel.

21. Un kit que comprende cadenas de magnetosomas bacterianos y un dispositivo que es capaz de generar un campo magnético alterno.

22. El kit según la reivindicación 21, en el que las cadenas de magnetosomas se encapsulan en una vesícula.

23. Un método para la producción de cadenas de magnetosomas en el que se cultivan bacterias magnetotácticas en un medio de crecimiento que contiene al menos una fuente de hierro y un agente quelante.

24. Cadenas de magnetosomas bacterianos aislados de bacterias magnetotácticas en que la mayoría de los magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección del alargamiento de cadena para uso como fármaco.

25. Cadenas de magnetosomas bacterianos aislados de bacterias magnetotácticas en que la mayoría de los magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección del alargamiento de cadena para uso como dispositivo médico.

26. Cadenas de magnetosomas bacterianos aislados de bacterias magnetotácticas en que la mayoría de los magnetosomas poseen direcciones cristalográficas orientadas en la dirección del alargamiento de cadena, 20 obtenibles mediante el proceso de la reivindicación 23.