La investigación de fármacos en microgravedad se expande desde los estudios de cristales en la ISS hasta la fabricación comercial

NASA ha permitido durante décadas que los científicos estudien el impacto de la microgravedad en el desarrollo de fármacos, comenzando con el transbordador espacial. Una empresa espacial privada, Varda Space Industries, ha comenzado a lanzar pequeñas cápsulas no tripuladas equipadas con biorreactores autónomos que pasan de unas semanas a unos meses en microgravedad y que pueden procesar productos farmacéuticos en ausencia de gravedad, y Varda anunció una colaboración con United Therapeutics Corporation para explorar el uso de la microgravedad con el fin de desarrollar tratamientos mejorados para una enfermedad pulmonar rara.

En este período se han registrado algunos éxitos notables, como la capacidad de cultivar en 2019 una forma cristalina más uniforme del fármaco contra el cáncer Keytruda. Esto abrió la posibilidad de administrar el medicamento mediante inyección, en lugar de requerir que un paciente pasara horas en un entorno clínico para recibirlo por vía intravenosa.

El martes 12 de mayo, Gerard Capellades, profesor adjunto de ingeniería química en la Henry M. Rowan College of Engineering, planea enviar experimentos de cristalización a la órbita terrestre a bordo de la International Space Station. Con esta investigación, espera comprender mejor cómo la microgravedad afecta a la formación de cristales como los presentes en tabletas y cápsulas llenas de polvo, con vistas a mejorar la producción de estos medicamentos.

Los experimentos de Capellades se llevarán a cabo dentro de la plataforma automatizada de Redwire para cultivar cristales de proteínas de alta calidad en microgravedad llamada PIL-BOX. Aunque otros ya han cristalizado fármacos en el espacio, los experimentos previos se han centrado en cristales compuestos por una sola sustancia; el experimento de Capellades será el primero en incorporar un aditivo a este proceso.

Las tabletas farmacéuticas, los semiconductores, el acero, el chocolate e incluso los cálculos renales son cristales. Las moléculas en solución primero se desplazan hasta la superficie del cristal y luego se adhieren al cristal en crecimiento. La microgravedad ralentiza este movimiento inicial y, a menudo, la velocidad global del crecimiento cristalino. Esto da lugar a cristales más definidos y de mayor calidad.

Capellades espera observar que los cristales cultivados en la ISS durante este experimento se desarrollen más lentamente, lo que dará como resultado un producto más homogéneo. Experimentos anteriores hallaron que los cristales de insulina, que regula el azúcar en sangre, eran inusualmente grandes y bien ordenados cuando se cultivaban en el espacio. El tamaño y el orden de los cristales pueden afectar a la liberación de un fármaco, lo que potencialmente crea oportunidades para mejorar su administración.

En la actualidad, los fármacos cristalinos contienen mayoritariamente sustancias únicas. Capellades está interesado en añadir un segundo ingrediente seguro para generar aleaciones farmacéuticas. Para sus experimentos, Capellades cristalizará sustancias comunes como el acetaminofén con colorantes morados que actuarán como aditivos, utilizando el color como marcador visual de su distribución dentro del cristal. Los experimentos viajarán a la ISS a bordo de la misión comercial de reabastecimiento SpaceX CRS-34.

Para esta investigación más reciente, Rowan University trabaja en nombre de Redwire para impulsar oportunidades de investigación mutua. Redwire financia el estudio mediante un contrato del programa NASA In-Space Production Applications. Una vez que el PIL-BOX preparado esté instalado en la ISS, el equipo de operaciones en órbita iniciará un programa automatizado para comenzar el proceso de cristalización, y una cámara microscópica montada dentro del módulo tomará imágenes cada pocos minutos para que el equipo en la Tierra pueda observar el desarrollo del experimento casi en tiempo real.

NASA subvencionó gran parte de este trabajo, generalmente asumiendo los considerables costos de transportar la investigación a la ISS y del tiempo de los astronautas para llevarla a cabo allí. Sin embargo, existían contrapartidas, como los largos plazos necesarios para llevar la investigación al espacio. Aun así, ha quedado claro que podría haber algunas aplicaciones comerciales para fabricar fármacos en el espacio.

Varda lanzó el primero de sus vehículos, W-1, a mediados de 2023, y desde entonces se han lanzado otros cinco vehículos. Como parte del acuerdo con United Therapeutics, Varda y United Therapeutics utilizarán la influencia de la microgravedad sobre la estructura y las propiedades de cristalización de compuestos terapéuticos para mejorar su estabilidad y administración.

Independientemente de los resultados, es posible que las compañías farmacéuticas todavía no trasladen la fabricación a la órbita, pero los avances en tecnología espacial podrían hacer que la producción fuera de la Tierra sea cada vez más viable en el futuro. Capellades prevé que las compañías farmacéuticas utilicen cristales cultivados en el espacio como semillas para un mejor crecimiento cristalino en la Tierra, en los casos en que el aditivo estabilice una nueva estructura cristalina. Es más probable que la producción completa en el espacio de aleaciones cristalinas tenga sentido para materiales de alto valor utilizados solo en cantidades diminutas, por ejemplo, para determinados semiconductores u óptica láser.