El estudio muestra cómo modelos 3D de glioblastoma responden a un nanocompuesto activado y analizado con luz de sincrotrón
Un equipo internacional liderado por la investigadora Tanja Dučić, científica del Sincrotrón ALBA (Barcelona) y profesora titular de investigación (Universidad de Belgrado), y por Elena González Muñoz, responsable del grupo “Reprogramación celular (iPSCs) y modelos celulares de enfermedad para aplicaciones biomédicas” de IBIMA Plataforma BIONAND y profesora del departamento de Biología Celular de la Universidad de Málaga, ha logrado un avance significativo utilizando una combinación de nanomateriales de vanguardia y luz de sincrotrón.
El trabajo, titulado “3D Glioblastoma Molecular Responses to Carbon Dot–Delivered Riluzole Probed by Synchrotron FTIR”, estudia esferoides 3D de células de glioblastoma derivados de paciente y los compara con controles de esferoides de astrocitos, utilizados como modelo celular no tumoral. El objetivo ha sido observar cómo responden estos sistemas biológicos complejos a un nanocompuesto basado en carbon dots y riluzol, evaluando los cambios moleculares que se producen en el conjunto celular tras la exposición a esta formulación.
El glioblastoma es uno de los tumores cerebrales más agresivos y de peor pronóstico. Su resistencia a los tratamientos convencionales y su elevada heterogeneidad molecular hacen necesario desarrollar modelos experimentales y herramientas analíticas que permitan estudiar con mayor precisión cómo responden las células tumorales a nuevas aproximaciones basadas en nanomateriales.
Modelos 3D para aproximarse mejor a la complejidad tumoral
Para estudiar el comportamiento del glioblastoma en el laboratorio, el equipo utilizó esferoides tridimensionales, pequeñas agrupaciones de células que crecen en forma de esfera. A diferencia de los cultivos celulares tradicionales, donde las células se desarrollan sobre una superficie plana, estos modelos 3D permiten que las células se organicen de una forma más parecida a como lo hacen dentro de un tumor real.
Esto es importante porque en un tumor las células no están aisladas: se comunican entre sí, se distribuyen en distintas capas y forman una estructura compleja. Los esferoides ayudan a reproducir mejor esa arquitectura tumoral y ofrecen un entorno experimental más realista para analizar cómo responde el glioblastoma ante posibles tratamientos.
Un nanocompuesto basado en carbon dots y riluzol frente al tumor
Los carbon dots son nanomateriales de dimensiones nanométricas con propiedades fisicoquímicas especialmente prometedoras para aplicaciones biomédicas experimentales. Esta investigación forma parte de una línea de trabajo desarrollada durante más de una década por Tanja Ducic, centrada en el estudio de modelos experimentales de glioblastoma analizado con luz de synchrotron. En este contexto, el equipo analizó el efecto de un nanocompuesto desarrollado a partir de la combinación de carbon dots y el fármaco riluzol.
Los resultados revelan que este nanocompuesto induce modificaciones moleculares claramente detectables en los esferoides de glioblastoma, particularmente en regiones espectrales vinculadas a ácidos nucleicos, lípidos y proteínas. Estas alteraciones fueron significativamente más intensas en los modelos tumorales que en los esferoides de astrocitos, donde la respuesta observada resultó considerablemente más limitada.
Luz de Sincrotrón para ver lo invisible
El uso de la microspectroscopía infrarroja basada en radiación sincrotrón en el ALBA Synchrotron ha sido una de las claves del éxito del análisis. Esta infraestructura científica, donde previamente ya se habían aplicado diversas técnicas avanzadas de radiación sincrotrón en el marco del proyecto, permitió incorporar ahora una aproximación capaz de actuar como un auténtico “supermicroscopio” molecular. La tecnología detecta de forma directa y no invasiva cambios bioquímicos sutiles en proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, sin necesidad de utilizar tintes o marcadores químicos que puedan alterar la muestra.
Gracias a la alta intensidad y precisión de esta fuente de luz, los investigadores lograron cartografiar con una resolución sin precedentes los efectos inducidos por el tratamiento en los modelos tumorales. El análisis reveló alteraciones en la estructura del ADN de las células cancerosas, señales de estrés oxidativo asociadas al daño de las membranas celulares y modificaciones en el plegamiento de proteínas esenciales para la supervivencia tumoral, procesos que comprometen la viabilidad del glioblastoma.
Un avance metodológico en la selectividad de los tratamientos en sistemas complejos
Uno de los hallazgos más prometedores del estudio es la selectividad del tratamiento. Esta aproximación permitió identificar respuestas moleculares claramente diferenciadas entre los esferoides de glioblastoma y los astrocitos, aportando información clave sobre la distinta sensibilidad de cada tipo celular frente a la exposición al nanocompuesto. Mientras que los modelos de glioblastoma mostraron alteraciones moleculares marcadas y consistentes con un daño celular significativo, los astrocitos sanos presentaron una respuesta mucho más tenue, preservando en gran medida su integridad molecular.
En este contexto, el estudio no propone una aplicación clínica inmediata, sino que establece una estrategia experimental de alta resolución para analizar cómo responden modelos tumorales tridimensionales a formulaciones basadas en nanomateriales. En conjunto, el trabajo contribuye al desarrollo de herramientas metodológicas avanzadas para evaluar nanocompuestos en sistemas biológicos más complejos que los cultivos convencionales, y refuerza el potencial de la nanotecnología como vía para diseñar aproximaciones más selectivas en el estudio y futuro tratamiento del cáncer cerebral.
Investigadores Tanja Dučić del ALBA Synchrotron y Elena González de la Universidad de Málaga en la línea de luz MIRAS del Sincrotrón ALBA.
Referencia bibliográfica:
3D Glioblastoma Molecular Responses to Carbon Dot–Delivered Riluzole Probed by Synchrotron FTIR. Ducic, T., Algarra, M., Pérez Guaita, D., Quintas, G., Castillo, M. I., & González-Muñoz, E. (2026). Analytical Chemistry. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.6c00176
