Próxima generación: Fábricas de medicamentos in vivo
Dispositivo: La ciencia está un paso más cerca de producir medicamentos en el lugar correcto en el momento correcto del cuerpo, evitando el daño colateral de tratamientos no dirigidos. Investigadores dirigidos por Daniel Anderson en el Instituto Tecnológico de Massachusetts han diseñado nanopartículas que pueden estimularse mediante luz ultravioleta para producir proteínas bajo demanda in vivo.
El nuevo método, que consiste en empaquetar la maquinaria molecular para convertir proteínas en una cápsula con membrana, permite a los investigadores regular espacial y temporalmente la producción de proteínas, dijo Zhen Gu, quien también investiga la administración de fármacos con nanopartículas en el Estado de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, pero no participó en la investigación. «Pueden controlar la generación de una proteína en cualquier momento con un disparador de luz».
Los científicos crearon las «fábricas de proteínas» de tamaño nanométrico. mediante el uso de lípidos para encapsular la polimerasa y otra maquinaria necesaria para la producción de proteínas a partir de E. coli, junto con…
Para probar el principio in vivo, los investigadores utilizaron luciferasa como la proteína reportera e inyectó a los ratones las nanovesículas. Después de aplicarles luz ultravioleta en el lugar de la inyección, pudieron medir un estallido local de luminiscencia.
Novedades: La expresión de proteínas en los liposomas ha sido posible durante al menos 10 años, dijo Mitchel Doktycz, biólogo sintético del Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee. Lo que es nuevo, dijo Doktycz, que no participó en la investigación, es poder controlar el tiempo de expresión de proteínas en un animal. Pueden hacerlo de forma remota, dijo.
Y ese cambio no se limita a la luz ultravioleta, agregó Gu, sino que probablemente funcionará con otras longitudes de onda usando diferentes ligandos químicos.
Primer plano de una nanopartícula positiva para GFP. Crédito: Avi Schroeder
Importancia: Muchos medicamentos que salvan vidas, como la quimioterapia, pueden tener efectos desagradables y tóxicos fuera de los tejidos para los que están diseñados. El objetivo de las fábricas controladas a distancia como la de Anderson es producir un fármaco en un lugar específico (como un tumor) en un momento específico (después de que se hayan acumulado suficientes partículas para producir un efecto terapéutico). El grupo de Anderson está tratando de entregar una carga útil, [y] activar [la] en un lugar específico, por lo que no están dosificando en todas partes, explicó Doktycz, lo que tiene el potencial de minimizar los efectos secundarios y maximizar el beneficio terapéutico.
Necesita mejorar: Todavía tenemos un largo camino por recorrer antes de tener una fábrica de medicamentos que aterrice en un tejido objetivo para producir un fármaco de interés, señaló Anderson. El estudio ha demostrado el principio del primer paso: hacer que la proteína se exprese en una señal, pero la investigación futura deberá garantizar que las nanopartículas y las proteínas que producen no sean tóxicas en el lugar equivocado y que lleguen al lugar correcto. Dirigir las nanopartículas a los tejidos apropiados podría lograrse decorando la superficie de las vesículas con proteínas específicas, dijo Gu.
Además, aunque la mayoría de los materiales en las partículas actuales probablemente sean seguros, algunos son microorganismos- derivados, señaló Anderson, y lo más probable es que deban cambiarse a alternativas humanas. Finalmente, expresar el fármaco también es solo una parte del problema, dijo Doktycz. Hasta ahora, el sistema no tiene forma de volver a enjaular el ADN para detener la producción de proteínas cuando ya no se necesita. Encender es una cosa, pero apagar es otra, dijo.
A. Schroeder et al., Nanopartículas productoras de proteínas activadas de forma remota, Nano Letters, 12:2685-89, 2012.
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