Demasiado a menudo Los investigadores que diseñan nanopartículas capaces de administrar dosis efectivas de agentes anticancerígenos a los tumores deben equilibrar la necesidad de elegir una nanopartícula que sea lo suficientemente pequeña para escapar de los vasos sanguíneos con fugas que rodean a los tumores, pero lo suficientemente grande como para evitar una rápida eliminación del torrente sanguíneo a través de los riñones. Equilibrar estos dos requisitos generalmente da como resultado el uso de nanopartículas que de hecho son lo suficientemente pequeñas como para acumularse en las proximidades de los tumores. pero que son realmente demasiado grandes para penetrar lo suficientemente profundamente en los tumores como para tener el máximo efecto terapéutico.
Ahora, un gran equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Hospital General de Massachusetts, y la Escuela de Medicina de Harvard han desarrollado una solución a este problema:multicapa, o multietapa, nanopartículas que se disuelven parcialmente una vez que se acumulan alrededor de los tumores, dejando tras de sí una carga útil de nanopartículas de apenas una décima parte del tamaño del vehículo de reparto original. Las nanopartículas restantes de 10 nanómetros de diámetro, cargado de medicamentos contra el cáncer, luego puede difundirse profundamente en el interior denso de un tumor.
Dai Fukumura, Moungi Bawendi, y Rakesh Jain, todos los miembros superiores de la facultad en sus respectivas instituciones, dirigió este estudio. El equipo publicó sus resultados en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . El Dr. Bawendi también es miembro del MIT-Harvard Center for Cancer Nanotechnology Excellence, financiado por el National Cancer Institute.
La clave de las nuevas nanopartículas es un material de gelatina que puede servir como sustrato para las enzimas que los tumores producen en niveles elevados. Las células cancerosas utilizan estas enzimas para disolver la matriz extracelular que rodea los órganos, permitiendo que estas células malignas escapen al torrente sanguíneo y colonicen sitios distantes del tumor primario. Los investigadores aprovecharon esta enzima incorporando pequeñas nanopartículas dentro del núcleo de gelatina de las nanopartículas más grandes que diseñaron para inyectarse en el torrente sanguíneo.
Para este conjunto de experimentos, los investigadores cargaron las nanopartículas de gelatina de 100 nanómetros con puntos cuánticos de 10 nanómetros. Si bien no es probable que se utilicen puntos cuánticos para administrar medicamentos a los tumores, Estos nanobeacons producen señales ópticas brillantes que se pueden monitorear fácilmente a medida que se liberan de las nanopartículas más grandes. Los experimentos iniciales que utilizaron tumores que crecían en cultivo mostraron que las enzimas que degradan la gelatina hicieron su trabajo y que los puntos cuánticos liberados pudieron difundirse más lejos y de manera más eficiente que las partículas de 100 nanómetros en los tumores. Experimentos posteriores en ratones portadores de tumores confirmaron estos hallazgos in vitro, y como un resultado, Los investigadores ahora planean repetir estos experimentos usando partículas de 10 nanómetros cargadas con fármaco en lugar de los puntos cuánticos que usaron en este estudio.
Otro método para introducir nanopartículas en el interior de los tumores es interrumpir la capacidad de un tumor para formar la matriz extracelular densa. hecho de la proteína colágeno, que mantiene las nanopartículas en las regiones externas de un tumor. El grupo del Dr. Jain en el MIT y la Escuela de Medicina de Harvard han hecho precisamente eso, utilizando el medicamento Losartan, ampliamente utilizado para la hipertensión, para inhibir la síntesis de colágeno. Los investigadores también publicaron los resultados de estos estudios en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .
Los estudios clínicos en humanos han demostrado que losartán reduce la incidencia de fibrosis cardíaca y renal al reducir la síntesis de una forma particular de colágeno, conocido como tipo I. El Dr. Jain y sus colegas razonaron que este mismo efecto inhibidor podría conducir a un paso más fácil de las nanopartículas hacia las cavidades profundas de un tumor. De hecho, ese es exactamente el efecto que observaron con dosis de la droga que eran lo suficientemente pequeñas como para no afectar la presión arterial. Las pruebas demostraron que Doxil, el primer agente anticanceroso nanoparticulado aprobado, fue más eficaz en el tratamiento de densos, tumores fibróticos, como tumores pancreáticos, creciendo en ratones. El Dr. Jain y sus colegas señalan en su artículo que debido a que la terapia con Losartán a largo plazo ha demostrado ser segura en humanos, y debido a que muchos agentes contra el cáncer aumentan la presión arterial, La administración de Losartán con nanopartículas tiene grandes posibilidades de beneficiar a los pacientes con cáncer.
El trabajo sobre nanopartículas multietapa, que se detalla en un documento titulado, "Sistema de administración de nanopartículas de varias etapas para una penetración profunda en el tejido tumoral, "fue apoyado en parte por la Alianza del NCI para la Nanotecnología en el Cáncer, una iniciativa integral diseñada para acelerar la aplicación de la nanotecnología a la prevención, diagnóstico, y tratamiento del cáncer. Un resumen de este artículo está disponible en el sitio web de la revista.
