Los ingenieros químicos del MIT han diseñado un nuevo tipo de nanopartículas de administración de fármacos que explota un rasgo compartido por casi todos los tumores:son más ácidos que los tejidos sanos.

Tales partículas podrían apuntar a casi cualquier tipo de tumor, y puede diseñarse para transportar prácticamente cualquier tipo de fármaco, dice Paula Hammond, miembro del Instituto David H. Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y autor principal de un artículo que describe las partículas en la revista ACS Nano .

Como la mayoría de las otras nanopartículas liberadoras de fármacos, las nuevas partículas de MIT están envueltas en una capa de polímero que las protege de la degradación del torrente sanguíneo. Sin embargo, el equipo del MIT, incluido el autor principal y asociado postdoctoral Zhiyong Poon, diseñó esta capa exterior para que se cayera después de entrar en un ambiente ligeramente más ácido cerca de un tumor. Eso revela otra capa que puede penetrar en las células tumorales individuales.

En el ACS Nano papel, que se puso en línea el 23 de abril los investigadores informaron que, en ratones, sus partículas pueden sobrevivir en el torrente sanguíneo hasta por 24 horas, se acumulan en los sitios del tumor y entran en las células tumorales.

Un nuevo objetivo

El nuevo enfoque del MIT difiere del adoptado por la mayoría de los diseñadores de nanopartículas. Típicamente, los investigadores intentan dirigir sus partículas a un tumor decorándolas con moléculas que se unen específicamente a las proteínas que se encuentran en la superficie de las células cancerosas. El problema con esa estrategia es que es difícil encontrar el objetivo correcto:una molécula que se encuentra en todas las células cancerosas de un tumor en particular, pero no en células sanas. También, un objetivo que funciona para un tipo de cáncer puede no funcionar para otro.

Hammond y sus colegas decidieron aprovechar la acidez del tumor, que es un subproducto de su metabolismo acelerado. Las células tumorales crecen y se dividen mucho más rápidamente que las células normales. y que la actividad metabólica consume mucho oxígeno, lo que aumenta la acidez. A medida que crece el tumor, el tejido se vuelve cada vez más ácido.

Para construir sus partículas objetivo, los investigadores utilizaron una técnica llamada "ensamblaje capa por capa". Esto significa que cada capa se puede adaptar para realizar una función específica.

Cuando la capa exterior (hecha de polietilenglicol, o PEG) se descompone en el ambiente ácido del tumor, se revela una capa media cargada positivamente. Esa carga positiva ayuda a superar otro obstáculo para la administración de fármacos de nanopartículas:una vez que las partículas alcanzan un tumor, es difícil conseguir que entren en las celdas. Las partículas con carga positiva pueden penetrar la membrana celular cargada negativamente, pero esas partículas no pueden inyectarse en el cuerpo sin un "manto" de algún tipo porque también destruirían tejidos sanos.

La capa más interna de las nanopartículas puede ser un polímero que transporta un medicamento contra el cáncer, o un punto cuántico que podría usarse para obtener imágenes, o prácticamente cualquier otra cosa que el diseñador quiera ofrecer, dice Hammond, quien es el profesor Bayer de Ingeniería Química en el MIT.

Capa por capa

Otros investigadores han intentado diseñar nanopartículas que aprovechen la acidez de los tumores, pero las partículas de Hammond son las primeras que se han probado con éxito en animales vivos.

Jinming Gao, profesor de oncología y farmacología en el Centro Médico de la Universidad de Texas Southwestern, dice que es "bastante inteligente" usar un ensamblaje capa por capa para crear partículas con una capa protectora que se puede desprender cuando las partículas alcanzan sus objetivos. "Es una buena prueba de concepto, "Dice Gao, que no formaba parte del equipo de investigación. "Esto podría servir como una estrategia general para atacar el microambiente tumoral ácido para mejorar la administración de fármacos".

Los investigadores planean desarrollar aún más estas partículas y probar su capacidad para administrar medicamentos en animales. Hammond dice que espera que puedan pasar de cinco a 10 años de desarrollo antes de que puedan comenzar los ensayos clínicos en humanos.

El equipo de Hammond también está trabajando en nanopartículas que pueden transportar múltiples cargas útiles. Por ejemplo, la capa externa de PEG podría contener un fármaco o un gen que "prepararía" las células tumorales para que sean susceptibles a otro fármaco que se encuentra en el núcleo de la partícula.