Nueva tecnología ubica y destruye tumores

Un grupo de investigadores en California y Massachusetts ha desarrollado un cóctel de nanopartículas de diferentes tamaños que trabajan en concierto dentro de la sangre para ubicar, adherirse y matar tumores cancerosos.

Este estudio representa el primer ejemplo de los beneficios de emplear un nanosistema cooperativo para combatir el cáncer”, dijo el Dr. Michael Sailor, un profesor de química y bioquímica en la Universidad de California, San Diego (UCSD; EUA) y autor principal de un artículo que describe los resultados, que se publican en una edición próxima, de la revista Proceedings of the [U.S.] National Academy of Sciences (PNAS).

En su estudio, los químicos de la UCSD, los bioingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT; Cambridge, MA, EUA) y los biólogos celulares en la Universidad de California Santa Bárbara (UCSB; EUA) desarrollaron un sistema que contiene dos nanomateriales diferentes del tamaño de unos pocos nanómetros, que pueden ser inyectados a la sangre. Un nanomaterial fue diseñado para encontrarse y adherirse a tumores en ratones, mientras que el segundo nanomaterial fue diseñado para matar estos tumores.

Estos científicos y otros habían diseñado anteriormente dispositivos del tamaño de nanómetros para unirse a las células enfermas o suministrar drogas específicamente a las células enfermas, protegiendo a las células sanas. Pero, los investigadores descubrieron que las funciones de los dispositivos hacían conflictos entre sí. "Por ejemplo, una nanopartícula que está diseñada para circular a través del cuerpo de un paciente con cáncer por un período largo de tiempo tiene mucha posibilidad de encontrar un tumor”, dijo el Dr. Sangeeta Bhatia, un físico, bioingeniero y un profesor de Ciencias y Tecnología de la Salud en el Instituto Koch para Investigación Integral del Cáncer en MIT y un coautor del estudio. "Sin embargo, es posible que la nanopartícula no se pueda adherir a las células tumorales que ha encontrado. De la misma manera, una partícula que está diseñada para adherirse fuertemente a los tumores puede no ser capaz de circular en el cuerpo, lo suficiente como para encontrar uno, en primer lugar”.

Cuando, en un paciente, no funciona una sola droga, un médico administrará un coctel que contiene varias drogas. Esta estrategia puede ser muy efectiva en el tratamiento del cáncer, donde la lógica es atacar la enfermedad en tantos frentes como sea posible. Las drogas pueden funcionar juntas, a veces, en un solo aspecto de la enfermedad o pueden atacar funciones separadas. En cualquier caso, las combinaciones de drogas pueden dar un efecto mayor que cualquiera de las drogas, por sí sola.

Tratar a los tumores con nanopartículas ha sido difícil porque las células inmunes llamadas fagocitos mononucleares las identifican y las retiran de la circulación, previniendo que los nanomateriales lleguen a su blanco.

Ji-Ho Park, un estudiante de postgrado en el laboratorio del Dr. Sailor en la UCSD, y Geoffrey von Maltzahn, un estudiante de postgrado en el laboratorio del Dr. Bahtia en MIT, lideraron un esfuerzo para desarrollar dos nanomateriales diferentes que trabajaran en armonía para resolver la dificultad y otras. La primera partícula es un nanobastón "activador” de oro que se acumula en los tumores pasando a través de vasos sanguíneos agujereados. Las partículas de oro cubren todo el tumor y se comportan como una antena absorbiendo rayos láser infrarrojos benignos que calientan el tumor.

Después de que los nanobastones han circulado en la sangre de los ratones con tumores epiteliales por tres días, los investigadores usaron un rayo láser débil para calentar los bastones que se unieron a los tumores. Esto sensibilizó a los tumores, y los investigadores enviaron posteriormente una segunda nanopartícula, compuesta de nanogusanos de óxido de hierro o liposomas cargados de doxorubicina. Esta nanopartícula "respondedora” estaba cubierta con una molécula especial de ubicación específica para el tumor tratado con calor. La mayoría del trabajo se hizo en el laboratorio del Dr. Erkki Ruoslahti, un biólogo celular y profesor en el Instituto Burnham para Investigación Médica en la UCSB, y un coautor del estudio.

Aunque un tipo de nanopartícula mejora la detección del tumor, el Dr. Sailor reportó que la otra está diseñada para matar al tumor. Los investigadores diseñaron un tipo de partícula respondedora con cuerdas de óxido de hierro, que llamaron "nanogusanos”, que brillan en un sistema de imagenología de resonancia magnética (RM). El segundo tipo es una nanopartícula hueca cargada con la droga anticáncer doxorubicina. Con el respondedor cargado de droga, los científicos demostraron en sus experimentos que un tumor que crece en un ratón podía ser detenido y encogido.

"Los nanogusanos serían útiles para ayudar al equipo médico a identificar el tamaño y forma de un tumor en un paciente antes de la cirugía, mientras que las nanopartículas podrían ser usadas para matar el tumor sin necesidad de cirugía. Este estudio es importante porque es el primer ejemplo de un nanosistema combinado de dos partes que puede producir la reducción sostenida en el volumen tumoral en animales vivos” concluyó el Dr. Sailor.

Enlaces relacionados:

University of California, San Diego
Massachusetts Institute of Technology
University of California, Santa Barbara