El grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la UPV/EHU lleva más de una década trabajando con bacterias magnetotácticas, un grupo de bacterias acuáticas que en su entorno natural sintetizan cristales de magnetita (un mineral de hierro), los cuales actúan como brújulas y posibilitan que estas bacterias se orienten y naveguen a lo largo de las líneas del campo magnético terrestre. “Las funcionalidades intrínsecas de estas bacterias hacen que sean muy interesantes para el ámbito clínico, ya que tienen todas las características que se necesitan para ser utilizadas como nanorrobots. Además de poder guiarlas mediante campos magnéticos a la zona a tratar, numerosos trabajos han demostrado el potencial que las bacterias magnetotácticas tienen para ser utilizadas en diferentes prácticas, como la hipertermia magnética (una terapia contra el cáncer), como portadores de fármacos y como agentes de contraste para imágenes por resonancia magnética”, detalla Lucía Gandarias Albaina, investigadora del citado grupo de investigación y primera autora del presente estudio.

No obstante, estas bacterias presentan una dificultad: “No son fáciles de modificar; sus interesantes características las tienen de forma intrínseca, pero no resulta sencillo introducir nuevas funcionalidades”, señala la investigadora. Una de las estrategias que se sigue en este sentido reside en enriquecer el medio de cultivo con ciertas sustancias, y ver el efecto que esto tiene en las bacterias.

En colaboración con un grupo de investigación de la Universidad de Cantabria, que es especialista en tierras raras (elementos también llamados lantánidos), y contando con la participación de otros investigadores de centros como CIC biomaGUNE, Helmholtz-Zentrum Berlin (Alemania) y BIAM-CEA (Francia), se propusieron estudiar el efecto que tendría añadir terbio (Tb) y gadolinio (Gd) en el medio de cultivo de la bacteria Magnetospirillum gryphiswaldense, es decir, “cómo cambiaría el potencial de esta bacteria como agente biomédico al incorporar estos elementos”, precisa Gandarias.

Agentes biomédicos con capacidades diagnósticas mejoradas

La internalización del terbio y el gadolinio por parte de las bacterias trajo la aparición de nuevas funcionalidades. Así lo describe la investigadora: “En nuestros análisis vimos, por un lado, que el terbio convierte las bacterias fluorescentes, por lo que podrían ser utilizadas como biomarcadores, ya que sería posible rastrear dónde se encuentran. Por otro lado, comprobamos que, al incorporar el gadolinio, las bacterias adquieren carácter de agentes de contraste duales para resonancias magnéticas, que es hacia donde se están dirigiendo las investigaciones en este campo de estudio”.

Es conocido que la resonancia magnética requiere que la persona que se va a someter a ella tome agentes de contraste, una clase de productos que mejoran la diferenciación por imagen entre el tejido normal y el dañado y facilitan el diagnóstico. Actualmente se utilizan dos tipos de contraste, los positivos, o T1, que son los más utilizados y están basados en compuestos de gadolinio, y los negativos, o T2, que son nanopartículas de óxido de hierro. “Dado que nuestras bacterias ya contaban con partículas de hierro como parte de sus partículas magnéticas y son capaces de integrar gadolinio del medio de cultivo, pueden funcionar como agentes de contraste duales”, explica Gandarias. Porque la aparición de las nuevas funcionalidades descritas no ha hecho desaparecer las que previamente tenían.

A la vista de estos resultados, la investigadora augura un futuro muy prometedor para el uso de bacterias en la práctica clínica: “Aunque estamos en los inicios, se está trabajando en el uso de bacterias para tratamientos contra el cáncer; hay muchos estudios en diferentes fases. En nuestro caso, en las pruebas in vitro realizadas hemos comprobado que las bacterias no son tóxicas para las células, lo cual nos permitirá continuar estudiando en esta línea”.

Información complementaria

El presente estudio es resultado, principalmente, del trabajo en colaboración llevado a cabo entre el grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos de la UPV/EHU, dirigido por  Mª Luisa Fernández-Gubieda, y miembros del departamento CITIMAC de la Universidad de Cantabria. Asimismo, han contado con la colaboración de CIC biomaGUNE (San Sebastián), Helmholtz-Zentrum Berlin (Alemania) y BIAM-CEA (Francia). Lucía Gandarias actualmente se encuentra realizando una estancia de dos años en el instituto Biosciences and Biotechnology Institute of Aix-Marseille (BIAM), CEA Cadarache (Francia) como parte de una beca posdoctoral del Gobierno Vasco.