Cómo la estructura de un transportador de fármacos contra el cáncer puede ayudar a atacar selectivamente las células cancerosas
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El principal culpable del cáncer son las células sanas que se han vuelto rebeldes y adquieren la capacidad de dividirse sin control. Estas células adquieren ventajas de crecimiento sobre las células normales y manipulan su entorno alterando las vías celulares implicadas en el crecimiento y el metabolismo. En las últimas décadas, se han identificado varias vías y proteínas alteradas como objetivos para intervenciones terapéuticas. Sin embargo, lo que sigue siendo un desafío es atacar selectivamente las células cancerosas y garantizar que el fármaco llegue al tumor en cantidades adecuadas, sin afectar gravemente a las células normales. Y en este sentido, los vehículos de administración biocompatibles (que no son tóxicos para las células normales) pueden ser útiles.
Uno de estos candidatos potenciales son las porfirinas, un grupo de compuestos orgánicos cíclicos que forman el centro funcional de varias proteínas en el cuerpo humano. Las porfirinas son conocidas por sus efectos fotosensibilizadores, es decir, su capacidad para liberar especies reactivas de oxígeno tras la estimulación con luz. Estas especies reactivas son las que dan a las porfirinas su actividad anticancerígena. Las porfirinas tienen otra ventaja: estructuralmente, están compuestas por cuatro subunidades denominadas subunidades pirrol, que les confieren propiedades electrónicas específicas. Estas propiedades electrónicas, en combinación con los receptores de las células cancerosas, facilitan la acumulación selectiva de porfirinas en las células cancerosas, sirviendo así como un sistema eficaz de administración de fármacos. Pero no se ha estudiado bien cómo la posición estérica (disposición atómica) de los grupos funcionales unidos a las porfirinas favorece la máxima acumulación y distribución de fármacos conjugados con porfirinas en las células cancerosas.
Para responder a esta pregunta, los investigadores de Universidad de Ciencias de Tokio, incluido el Asst. Prof. Toshifumi Tojo, Sr. Koshi Nishida, Asoc. El Prof. Takeshi Kondo y el Prof. Makoto Yuasa profundizaron en cómo la estructura de los derivados de la porfirina puede afectar la acumulación de tumores. Sus hallazgos se publican en la revista Scientific Reports. Al explicar su motivación, el Dr. Tojo, quien dirigió el estudio, dice: «Las porfirinas se usan como el esqueleto básico de nuevos medicamentos para el tratamiento del cáncer debido a su capacidad de acumularse en las células cancerosas. Poseen diferentes posiciones de modificación de grupos funcionales para la conjugación de medicamentos». Aún no está claro si estas posiciones confieren diferentes propiedades físicas y la permeabilidad de la membrana. Nuestro objetivo era investigar cómo estas diferencias afectan la administración de fármacos».
En su estudio, los investigadores exploraron la posición (tercera) y meso (media). de grupos funcionales en porfirinas. Primero, utilizando una línea celular de cáncer de mama, analizaron cómo estas posiciones funcionales afectan la acumulación dependiente del tiempo en las células cancerosas, que van desde puntos de tiempo de 2 a 24 horas. Descubrieron que los meso-derivados se acumulaban en las células en cantidades 3 veces mayores que los -derivados y que los derivados con grupos funcionales más pequeños permitían una mejor agregación que los más grandes.
Luego, investigaron cómo estas posiciones de grupos funcionales influyen la vía por la cual las porfirinas entran en las células cancerosas. Descubrieron que los conjugados de porfirina forman complejos con proteínas plasmáticas que facilitan su transporte a través de vesículas endocíticas. Además, los compuestos también podrían difundirse en el citoplasma a través de la membrana celular.
Además, teniendo en cuenta su naturaleza rica en electrones, es probable que las porfirinas interactúen con las proteínas séricas que las transportan a las células. Por lo tanto, los investigadores midieron cómo las diferentes posiciones influyen en la afinidad de estos conjugados de porfirina con las proteínas séricas y cómo una mayor afinidad puede aumentar la acumulación de tumores. Descubrieron que, si bien la posición meso mejora la acumulación intracelular de conjugados de porfirina, no tuvo un efecto importante en el movimiento de pequeños grupos funcionales hacia la célula.
Al concluir sus hallazgos, el Dr. Tojo comenta: » Nuestro estudio revela que la posición de modificación del grupo funcional de la porfirina afecta en gran medida la permeabilidad de la membrana y la acumulación de tumores intracelulares. Tenemos la esperanza de que nuestros hallazgos puedan ayudar a informar las pautas para el diseño estructural de nuevos fármacos de porfirina».
En general, su estudio da una idea de cómo se debe considerar la estructura de los sistemas de administración de fármacos como las porfirinas para lograr la máxima eficacia, lo que con suerte allana el camino para los avances en la administración de fármacos contra el cáncer.
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Uso de una porfirina porosa para recuperar metales preciosos de desechos electrónicos Más información: Koshi Nishida et al, Evaluación de la correlación entre la acumulación de porfirina en células cancerosas y posiciones funcionales para la aplicación como transportador de drogas, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-81725-3 Información de la revista: Informes científicos
Proporcionado por la Universidad de Ciencias de Tokio Cita: Cómo puede ayudar la estructura de un transportador de fármacos contra el cáncer atacar selectivamente las células cancerosas (28 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-cancer-drug-carrier-cells.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.