La nanomedicina se asemeja más a la realidad

Una clase de nanopartículas artificiales, esferas con núcleo de oro más pequeñas que un virus, han mostrado en un estudio ser seguras luego de administrarlas por dos posibles vías. Esto se constituye en la primera fase del estudio toxicológico que podría conducir, dentro de un año y medio, a los estudios con humanos de diminutos dispositivos para detectar cáncer colorrectal y posiblemente de otros tipos.

"Esta ausencia de toxicidad de las nanopartículas para los ratones es una buena señal de que podrían desempeñarse bien en humanos" dijo Sanjiv Sam Gambhir, MD, PhD, profesor de radiología de la facultad de medicina de la Universidad Stanford (Stanford CA, EUA) y autor principal del estudio, publicad en la revista Science Translational Medicine. "La detección temprana de cualquier tipo de cáncer, como el colorrectal, mejora notablemente la supervivencia" dijo el Dr. Gambhir. Por ejemplo, el amplio uso de la colonoscopia ha disminuido significativamente las tasas de mortalidad por cáncer de colon, anotó. "Pero la colonoscopia depende del ojo humano. Así que esta herramienta de detección, si bien útil en extremo, no ve muchas lesiones cancerosas como las que son muy pequeñas, oscuras o planas para ser observadas".

Un prometedor recurso para detectar en forma temprana las lesiones cancerosas es utilizar marcadores moleculares que son atraídos a los sitios de lesión cancerosa. Un método consiste en el uso de colorantes fluorescentes en combinación con anticuerpos que reconocen y se unen de modo específico a la superficie de las células cancerosas.

Sin embargo, este método tiene sus inconvenientes, según el Dr. Gambhir, director del Programa de Imágenes Moleculares de Stanford. Los propios tejidos del cuerpo también muestran cierta fluorescencia, lo cual complica los intentos de localizar el tumor. Además, la reducida gama de colorantes fluorescentes que pueden unirse a los anticuerpos limita el número de características asociadas al tumor que pueden identificarse en un solo análisis. Algunas versiones de esta aplicación también han demostrado ser tóxicas para las células.

El reciente estudio es la primera demostración exitosa de la seguridad de un nuevo tipo de agente: pequeñas esferas de oro recubiertas con materiales concebidos para ser detectados con muy alta sensibilidad, encapsuladas en cubiertas de sílice transparente y unidas a moléculas de polietilenglicol para hacerlas biológicamente más amigables. Se pueden colocar sobre ellas moléculas dirigidas a las células cancerosas. Las nanopartículas obtenidas miden escasamente 100 nm de diámetro.

Los materiales que rodean el núcleo de oro de las nanopartículas tienen propiedades ópticas sutilmente especiales. Normalmente, la luz rebota en la superficie de un material con la misma longitud de onda que tenía cuando impactó la superficie. Pero en cada uno de los materiales especiales, cerca de una diezmillonésima de la luz incidente rebota en un patrón de distintas longitudes de onda, características de cada material. El núcleo central de oro ha sido deformado de modo que amplifique el llamado "efecto Raman", que permite la detección simultánea de las imágenes de muy diversas sustancias con un instrumento sensible llamado microscopio Raman.

Las nanopartículas de este tipo fueron usadas originalmente en tintas para papel moneda, para dificultar su falsificación. Sin embargo, el laboratorio del Dr. Gambhir, en colaboración con Oxonica Materials, una pequeña compañía propiedad de Cabot Corp. (Boston, MA EUA), las ha modificado para uso biológico. "Las imágenes obtenidas con estas nanopartículas prometen una detección muy temprana de la enfermedad, aún antes que aparezcan cambios anatómicos notorios, sin necesidad de extraer tejidos del paciente" resaltó el Dr. Gambhir, profesor de investigación oncológica. Pero hasta ahora no se ha verificado que estas partículas no sean tóxicas. No se pueden confirmar los posibles efectos de algo tan pequeño que puede ser captado por las células.

Para revisar si se puede resolver el problema, los investigadores administraron las nanopartículas a dos grupos de ratones, cada uno con 30 machos y 30 hembras y evaluó la toxicidad de diversas formas. En todos los casos, la dosis fue 1.000 veces más grande que lo que se requeriría para obtener una señal clara de las nanopartículas. El primer grupo de 60 ratones recibió las nanopartículas por vía rectal. Los investigadores hicieron el seguimiento con una serie de medidas en cinco instantes diferentes entre cinco minutos y dos semanas, incluyendo presión sanguínea, electrocardiogramas, recuentos de leucocitos y el estudio de diversos tejidos para ver el incremento en la expresión de enzimas antioxidantes o de proteínas de señal proinflamatoria, lo cual sugeriría estrés fisiológico de las células de los animales. Los tejidos fueron teñidos con colorantes marcadores de muerte celular.

Las investigaciones prácticamente no mostraron signos de estrés en los tejidos y ninguno en absoluto a las dos semanas luego de la administración. Es significativo que el equipo revisó los tejidos con microscopio electrónico para buscar dónde se fijaron las partículas de oro y no encontraron oro en ningún lugar distinto al intestino, lo cual muestra que las nanopartículas permanecieron restringidas a dicho órgano y por lo tanto, cuando se administran por vía rectal, no representan una amenaza de toxicidad sistémica. Por otra parte, las nanopartículas se excretaron rápidamente. "Eso disminuye las exigencias de la Administración de Medicamentos y Alimentos para las pruebas del uso de estos productos en la detección de cáncer colorrectal, ya que elimina preocupaciones sobre la toxicidad sistémica", dijo el Dr. Gambhir.

Sin embargo, aún si las nanopartículas viajaran fuera del intestino, no parece que causarían problemas sistémicos. Al administrarlas por vía intravenosa al segundo grupo de 60 ratones, los investigadores hallaron de nuevo pocos signos de inflamación o evidencias de toxicidad y prácticamente ninguno a las dos semanas luego de la administración. Las nanopartículas recibidas por vía intravenosa fueron rápidamente eliminadas por fagocitos propios de órganos como el hígado o el bazo.

Se abre así un amplio camino para las pruebas en humanos de inyecciones intravenosas de estas nanopartículas para detectar tumores en todo el organismo. "Podemos unir a estas esferas moléculas dirigidas específicamente a tumores de seno, pulmón o próstata" dijo el Dr. Gambhir. En el estudio, los investigadores probaron nanopartículas conjugadas con una molécula, un pequeño fragmento proteico, o péptido, que se sabe que es atraída por las células tumorales. De nuevo, no se observó ningún efecto tóxico.

El grupo del Dr. Gambhir está ahora solicitando la aprobación de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) para continuar con los estudios clínicos para utilizar las nanopartículas en el diagnóstico de cáncer colorrectal.

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Stanford University School of Medicine
Cabot