Molécula no tóxica permite almacenar la radiación de forma segura

Se ha encontrado que unas burbujas microscópicas sirven como armarios para almacenar de forma segura y eficaz los nocivos isótopos que emiten las radiaciones ionizantes utilizadas para el tratamiento de los tumores.

Estos hallazgos pueden beneficiar la salud de los pacientes y dar lugar a avances en el uso de la radioterapia para tratar el cáncer y otras enfermedades, de acuerdo con John M. Tomich, profesor afiliado de bioquímica y biofísica molecular del Centro Johnson para Investigación del Cáncer de la Universidad Estatal de Kansas (Manhattan, EUA).

El Prof. Tomich realizó el estudio con la Dra. Ekaterina Dadachova, especialista en radioquímica de la Facultad de Medicina Albert Einstein (Nueva York, NY, EUA), junto con investigadores de Japón y Alemania. Recientemente publicaron los hallazgos de su estudio el 22 de febrero de 2014, antes de la impresión, en la revista Biochimica et Biophysica Acta.

El estudio se centra en la capacidad de estas moléculas no tóxicas para almacenar y entregar los radioisótopos potencialmente dañinos de las emisiones alfa, una de las formas más efectivas de radioterapia.

En 2012, el Prof. Tomich y su equipo del laboratorio de investigación combinaron dos secuencias relacionadas de aminoácidos para formar una nanocápsula hueca muy pequeña, similar a una burbuja. “Hemos encontrado que esas dos secuencias se unen para formar una membrana delgada que se ensambla en forma de pequeñas esferas, a las cuales llamamos cápsulas”, dijo el Prof. Tomich. “Si bien se han creado de vesículas otro tipo, a partir de lípidos, la mayoría son mucho menos estables y se desarman. En cambio, las nuestras son como piedras. Son increíblemente estables y no son destruidas por las células del cuerpo”.

La capacidad de estas cápsulas para permanecer intactas manteniendo el isótopo en su interior, sin ser detectadas por los sistemas de depuración del cuerpo, motivó al Prof. Tomich para investigar el uso de dichas cápsulas como recipientes irrompibles para el almacenamiento, que se pudieran utilizar en investigación biomédica, en particular para la radioterapia. “El problema con la radioterapia con partículas alfa, utilizada actualmente para tratar el cáncer, es que conduce a la liberación en el cuerpo de iones radiactivos secundarios no deseados”, dijo el Dr. Tomich. “Los átomos radiactivos se descomponen para formar nuevas partículas atómicas, llamadas iones secundarios, los cuales liberan un cierto tipo de energía y de partículas energizadas. Los emisores alfa liberan una partícula energética que es despedida casi a la velocidad de la luz”.

Estas partículas son como un vehículo que se desliza sobre el hielo, según el profesor Tomich. Son muy poderosos pero sólo pueden viajar distancias cortas. Las partículas alfa destruyen el ADN cuando lo encuentran en su camino y con cualquier tipo de componentes celulares críticos. Del mismo modo, los iones secundarios retroceden con altos niveles de energía luego de la eyección de una partícula alfa, de un modo similar a cómo retrocede un arma de fuego, luego del disparo. Estos iones secundarios tienen suficiente energía para escapar de las moléculas de destino y de contención que actualmente están en uso.

“Una vez liberados, los isótopos secundarios pueden terminar en lugares donde no se desean, como en la médula ósea, lo cual puede conducir a una leucemia y a nuevas afecciones”, dijo el Dr. Tomich. “No queremos la presencia de ningún isótopo sin control, ya que estos pueden dañar el cuerpo. El truco es conseguir que los isótopos radiactivos entren y permanezcan dentro de las células relacionadas con las enfermedades, donde pueden ejercer su efecto mágico”.

El compuesto radiactivo con el cual trabajan ahora los científicos es el Ac225 (actinio), que en su descomposición libera cuatro partículas alfa y numerosos iones secundarios. Los Dres. Tomich y Dadachova analizaron la retención y la distribución en el cuerpo de partículas que emiten radiaciones alfa, encerradas dentro de unas cápsulas de péptidos alojadas en las células. Estas cápsulas ingresan fácilmente a las células y una vez dentro, migran a una posición próxima al núcleo, donde se encuentra el ADN.

Los Dres. Tomich y Dadachova encontraron que a medida que los isótopos emisores de partículas alfa se descomponían, el ion hijo de retroceso choca con las paredes de la cápsula y, esencialmente, rebota entre ellas permaneciendo atrapado en el interior de la cápsula. Esto impide por completo la liberación de los iones secundarios, lo cual impide a su vez la absorción en ciertos tejidos a donde no se dirige el tratamiento y protegen al paciente de las radiaciones nocivas que de otra forma hubieran sido liberadas al cuerpo.

El Dr. Tomich subrayó que se necesitan más estudios para colocar sobre la superficie de estas cápsulas otras moléculas de interés. El prevé que este nuevo método proporcionará una opción más segura para el tratamiento de tumores con radioterapia mediante la reducción de la cantidad de radioisótopo requerido para destruir las células cancerosas y para reducir los efectos secundarios ocasionados por la acumulación de los radioisótopos fuera del objetivo. “Estas cápsulas son fáciles de fabricar y es fácil trabajar con ellas”, dijo el Dr. Tomich. “Creo que sólo estamos arañando la superficie de lo que podemos hacer con ellas para mejorar la salud humana y los nanomateriales”.

Enlaces relacionados:

Kansas State University

Albert Einstein College of Medicine