La comunicación ayuda a detectar tumores
Imágenes de tumores en ratones usando partículas específicasPOR KUEBI A TRAVÉS DE WIKIMEDIA COMMONS
Una nueva técnica que usa nanopartículas y proteínas modificadas para transmitir la ubicación del cáncer en el cuerpo puede brindar hasta un Concentración 40 veces mayor de medicamentos de quimioterapia para tumores que tratamientos contra el cáncer no dirigidos. La nueva técnica, publicada en línea ayer (19 de junio) en Nature Materials, podría informar el desarrollo de terapias más eficientes que reduzcan las dosis requeridas y minimicen el daño a los tejidos sanos.
“ Es un trabajo elegante” dijo Mansoor Amiji, codirector del Consorcio de Investigación y Educación en Nanomedicina de la Universidad Northeastern, que no participó en la investigación. El sistema descrito eventualmente podría abrir las puertas a nuevos diseños terapéuticos para una variedad de cánceres, agregó. “Esto se aplica a muchos tipos diferentes de sistemas. Tiene versatilidad.”
Un gran obstáculo para mejorar los tratamientos contra el cáncer es la orientación precisa de los tumores. Restringir las terapias de radiación al sitio de…
Uno de los mayores desafíos de la administración directa [de agentes de quimioterapia] es cómo llevar la dosis suficiente al objetivo», dijo Amiji. «En promedio, 50- El 60 por ciento de las nanopartículas generalmente terminan en el hígado».
Al diseñar un sistema de componentes de nanopartículas y proteínas que pueden comunicarse entre sí, el ingeniero biomédico Geoffrey von Maltzahn de Flagship Ventures, una firma de inversión que ayuda a lanzar compañías de nuevas tecnologías médicas y terapéuticas, y sus colegas, idearon un sistema basado en nanotecnología que puede ayudar a localizar cánceres, así como administrar agentes terapéuticos a los tumores de manera más eficiente, reduciendo el potencial de daño colateral a los tejidos sanos.
El sistema incluye dos conjuntos de componentes moleculares: módulos de señalización, que localizan el tumor y activan la coagulación de la sangre en sus vasos, y módulos de recepción, que responden a la coagulación y administran agentes terapéuticos a los tumores.
El Los investigadores probaron los efectos de varias combinaciones de módulos de señalización y recepción en ratones con tumores de cáncer de mama humanos. Los módulos de señalización, ya sean nanopartículas de oro en forma de varilla que se ha demostrado previamente que gravitan hacia el cáncer, o proteínas de factor tisular diseñadas para encontrar tumores en proceso de angiogénesis, viajaron a través del torrente sanguíneo y se acumularon en los tumores. Una vez que alcanzaron sus objetivos, las proteínas diseñadas se unieron a receptores específicos que activaron directamente la coagulación de la sangre en los vasos cercanos. Para las nanopartículas de oro, los investigadores aplicaron luz infrarroja cercana para calentar las partículas y dañar los vasos sanguíneos de los tumores, lo que provocó la coagulación.
El inicio de la coagulación puso en marcha la segunda parte del proceso: la suministro de fármacos o agentes de formación de imágenes por los módulos receptores. Un receptor que probaron los investigadores, nanopartículas de óxido de hierro marcadas con fluorescencia recubiertas con péptidos que se unen a las regiones de coagulación, actuó como un agente de imagen para resaltar la ubicación del cáncer cuando se toman imágenes con un sistema infrarrojo. El otro, los liposomas que también estaban recubiertos con péptidos que buscan la coagulación, llevaban el fármaco de quimioterapia doxorrubicina a los tumores, que liberaban al unirse a las proteínas involucradas en la coagulación.
Los investigadores encontraron que un solo tratamiento con nanopartículas de oro y los liposomas condujeron a una acumulación de doxorrubicina en los tumores que era 40 veces más concentrada que la administrada por los liposomas no dirigidos a la coagulación, e inhibieron el crecimiento del tumor en ratones durante el seguimiento (24 días), mientras que el crecimiento de los tumores tratados con los liposomas no dirigidos no se ralentizaron. Los receptores de óxido de hierro combinados con las nanovarillas de oro o las proteínas modificadas también mejoraron la detección de tumores hasta 10 veces más que las nanopartículas de óxido de hierro que no estaban siendo dirigidas a los tumores mediante módulos de señalización. En resumen, la coordinación de los módulos de señalización y recepción permitió la entrega más eficiente de fármacos y agentes de imagen a los tejidos cancerosos.
Este es el primer desarrollo de un sistema de comunicación entre nanopartículas, dijo Maltzahn. Este es un paso hacia la idea colectiva de las nanopartículas. Es una prueba de concepto que esperamos conduzca al desarrollo de terapias.
Pero inducir la coagulación puede no ser la forma más segura de atacar el cáncer, dijo Amiji, ya que los coágulos de sangre son arrastrados por la sangre. corriente podría bloquear embarcaciones pequeñas. Mientras el coágulo permanezca en el tumor, está bien, dijo. Pero si los coágulos se rompen, podría correr el riesgo de sufrir una embolia.
Además, debido a que el sistema aún no es 100 % preciso, se puede desencadenar la coagulación en tejidos sanos o se pueden administrar agentes terapéuticos a tejidos no cancerosos. tejidos en proceso de coagulación normal. «No está claro que [la coagulación] sea el sistema adecuado para avanzar porque la cuestión de la especificidad aún no está clara, dijo Maltzahn. Diferentes nanopartículas que utilizan diferentes vías de señalización podrían mejorar la orientación de tipos de cáncer específicos, sugirió.
G. von Maltzahn, et. al. «Nanopartículas que se comunican in vivo para amplificar la orientación tumoral», Nature Materials, doi: 10.1038/ nmat3049, 2011.
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