En los últimos 40 años, Los científicos han aprendido mucho sobre cómo las células se vuelven cancerosas. Parte de ese conocimiento se ha traducido en nuevos tratamientos, pero la mayoría de las veces los médicos se ven obligados a depender de la quimioterapia y la radiación estándar, que puede causar tanto daño a los pacientes como a los tumores. Esta serie analiza los tratamientos dirigidos que están en el horizonte, y qué hay que hacer para hacerlos realidad.

Doxorrubicina, un medicamento que se usa comúnmente para tratar la leucemia y otros cánceres, mata las células tumorales al dañar su ADN. Aunque la droga es eficaz, también puede ser tóxico para las células cardíacas. En 2005, la FDA aprobó un nuevo tipo de doxorrubicina, conocido como Doxil. En esta nueva formulación, el medicamento está envuelto en una capa de grasa llamada liposoma, lo que dificulta su capacidad para ingresar a las células del corazón (y otras células sanas).

Doxil, generalmente recetado para el cáncer de ovario en etapa tardía, representa la primera generación de tratamientos contra el cáncer administrados por partículas diminutas. Las partículas de Doxil están en la escala de millonésimas de metro, pero los científicos ahora están trabajando en partículas de tamaño nanométrico, que se miden en mil millonésimas de metros. Dichas partículas podrían permitir a los médicos administrar dosis más grandes de quimioterapia y, al mismo tiempo, evitar que el tejido sano sufra efectos secundarios peligrosos.

Varios medicamentos de nanopartículas se encuentran ahora en ensayos clínicos, y muchos más se están desarrollando en laboratorios de investigación. Estas partículas tienen un gran potencial para mejorar el rendimiento de los medicamentos contra el cáncer existentes. dice el médico e ingeniero Sangeeta Bhatia, el profesor Wilson de Ciencias y Tecnología de la Salud e Ingeniería Eléctrica e Informática en el MIT. "La quimioterapia, la radiación y la cirugía son lo que tenemos ahora, pero la nanotecnología está emergiendo como un enfoque que complementa el arsenal existente de herramientas clínicas para tener un impacto significativo, ”Ella dice.

Los liposomas se descubrieron por primera vez hace unos 50 años, pero más recientemente, Los científicos se han dado cuenta de que las grandes moléculas sintéticas (polímeros) como el polietilenglicol (PEG) pueden no ser tóxicas y no inducir una respuesta inmunitaria. CLAVIJA, que consiste en una larga cadena de unidades repetidas llamadas éteres, se puede unir a polímeros degradables para formar pequeños, partículas liberadoras de fármacos. Esas partículas son notablemente estables y pueden proteger a los medicamentos del propio sistema inmunológico del cuerpo. que de otro modo podría destruirlos antes de que lleguen a su destino. Hace unos 15 años, Los científicos dirigidos por el profesor del Instituto del MIT, Robert Langer, descubrieron que el PEG también se presta a la manipulación química, permitiendo a los científicos crear partículas personalizadas para la administración de fármacos.

“A medida que la nanociencia comenzó a evolucionar y nos volvimos expertos en crear nuestras propias nanopartículas, encontramos formas de diseñar nanopartículas específicamente para que tuvieran las propiedades que queríamos, "Dice Paula Hammond, el profesor Bayer de Ingeniería Química y miembro del Instituto David H. Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer en el MIT. Por ejemplo, los científicos pueden diseñar partículas para descargar su carga útil de fármacos cuando encuentran bolsas ácidas dentro de una célula tumoral.

Los científicos también pueden apuntar a nanopartículas específicamente para atacar células tumorales. Hay dos formas de hacerlo:una pasiva y otra activa. En la década de 1980, Los científicos se dieron cuenta de que los vasos sanguíneos que rodean los tumores tienen pequeños agujeros, hasta 500 nanómetros de diámetro, que permiten que pequeñas partículas fluyan del torrente sanguíneo al líquido que rodea el tumor.

Si bien esa orientación pasiva lleva las nanopartículas al lugar correcto, las partículas se lavan después de aproximadamente 12 a 24 horas, dice Hammond. "Si desea que la quimioterapia se acerque más a su objetivo, entonces necesitas hacer algo para que la célula cancerosa lo absorba, ”Ella dice.

Con ese fin, ella y Bhatia están trabajando en nuevas formas de atacar activamente las nanopartículas decorándolas con moléculas que se unen a proteínas que se encuentran en grandes cantidades en las células tumorales. Por ejemplo, pueden unir proteínas que se unen a los receptores de folato, que se encuentran en alta densidad en las células cancerosas porque las células necesitan grandes cantidades de ácido fólico para producir nuevo ADN a medida que se dividen. Sin embargo, Los receptores de folato también se encuentran en células sanas. en menor número, por lo que todavía existe la posibilidad de efectos secundarios no deseados.

Para ayudar a superar ese obstáculo, un colaborador de Bhatia, Erkki Ruoslahti de la Universidad de California en Santa Bárbara, ha sido pionero en una nueva forma de seleccionar bibliotecas de proteínas para identificar aquellas que se unirán exclusivamente a las células tumorales. Este enfoque ha dado lugar a cientos de nuevos candidatos, dice Bhatia, quien también es miembro del Instituto Koch y del Instituto Médico Howard Hughes.

Muchos usos de las nanopartículas.

Otros enfoques nanotecnológicos del cáncer aprovechan las propiedades físicas únicas de algunas nanopartículas. Por ejemplo, Las nanopartículas de oro absorben diferentes frecuencias de luz según su forma. Las partículas en forma de varilla absorben la luz del infrarrojo cercano, que puede atravesar la piel. El año pasado, Bhatia y uno de sus alumnos, Geoffrey von Maltzahn, demostraron que podían inyectar nanobarras de oro en ratones, y que tales nanobarras se acumularían en los sitios del tumor. Una vez que las nanovarillas estuvieron en los tumores, los investigadores los calentaron con luz infrarroja cercana, elevando la temperatura a 70 grados C, lo suficientemente caliente como para matar las células tumorales sin dañar el tejido sano cercano. La técnica también se puede utilizar para obtener imágenes de células tumorales.

Otra aplicación prometedora para las nanopartículas es la entrega de interferencia de ARN:pequeñas hebras de ARN que pueden impedir que las células produzcan las proteínas codificadas por genes cancerosos. Sobre la base de esa idea, Hammond ahora está trabajando en nanopartículas que darían un golpe doble, capas alternas de ARN y fármacos de quimioterapia.

Hasta aquí, Doxil es uno de los dos únicos medicamentos contra el cáncer liposomal ahora aprobados en los Estados Unidos, pero otros medicamentos administrados por nanopartículas se encuentran ahora en ensayos clínicos. Se espera que los ensayos clínicos comiencen pronto para nanopartículas diseñadas por Langer, miembro del Instituto Koch, El profesor asociado de la Escuela de Medicina de Harvard, Omid Farokhzad, y otros. Estas nanopartículas entregarán el fármaco de quimioterapia docetaxel a pacientes con cáncer de próstata. En estudios con animales, las partículas mostraron un aumento de 20 veces en la concentración en el sitio del tumor con efectos secundarios mínimos.

Como ocurre con cualquier nuevo tipo de tratamiento médico, los investigadores también están evaluando los riesgos de seguridad. En los años pasados, ha surgido un nuevo campo de la nanotoxicología para investigar los riesgos que las nanopartículas pueden representar para los seres humanos. A nanoescala, los materiales a menudo adquieren nuevos rasgos, por ejemplo, las nanopartículas tienen una relación superficie-volumen mucho más alta que las partículas más grandes, lo cual es importante porque la mayor parte de su actividad tiene lugar en la superficie, dice Vladimir Torchilin, director del Centro de Biotecnología Farmacéutica y Nanomedicina de la Northeastern University.

Sin embargo, él dice, Los ensayos clínicos deben revelar si una nanopartícula determinada es segura o peligrosa. al igual que lo hacen con las drogas tradicionales. "Hasta ahora, es bastante difícil de decir en la delantera, podría ser peligroso por eso, eso o aquello, "Dice Torchilin, que está desarrollando nanopartículas para el tratamiento del cáncer.

En 2007, un grupo de trabajo de la FDA sobre nanotecnología recomendó que la agencia elabore nuevas directrices para determinar cómo regular los productos nanotecnológicos. Mientras tanto, Los ensayos clínicos que involucran nanopartículas se están llevando a cabo como lo haría cualquier ensayo clínico de medicamentos. CLAVIJA, que es el componente principal de muchas nanopartículas liberadoras de fármacos, pertenece a la categoría de sustancias de la FDA "generalmente reconocidas como seguras".

Hammond es optimista de que la nanotecnología acabará ayudando a los pacientes con cáncer, posiblemente dentro de los próximos tres a cinco años. "Creo que nos brinda demasiados beneficios para alejarnos de él, ”Ella dice.