Las nanopartículas han demostrado ser muy prometedoras en la administración dirigida de fármacos a las células, pero los investigadores de la Universidad de Georgia han perfeccionado aún más el proceso de administración de medicamentos mediante el uso de nanopartículas para administrar medicamentos a un orgánulo específico dentro de las células.

Al apuntar a las mitocondrias, a menudo llamado "la central eléctrica de las células, "los investigadores aumentaron la eficacia de las terapias que actúan sobre las mitocondrias que se utilizan para tratar el cáncer, Enfermedad de Alzheimer y obesidad en estudios realizados con células cultivadas.

"La mitocondria es un orgánulo complejo que es muy difícil de alcanzar, pero estas nanopartículas están diseñadas para que hagan el trabajo correcto en el lugar correcto, "dijo la autora principal Shanta Dhar, profesor asistente de química en la Facultad de Artes y Ciencias de UGA Franklin.

Dhar y su coautor, estudiante de doctorado Sean Marrache, utilizó un biodegradable, Polímero aprobado por la FDA para fabricar sus nanopartículas y luego usar las partículas para encapsular y probar medicamentos que tratan una variedad de afecciones. Sus resultados fueron publicados esta semana en la primera edición de la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Para probar la eficacia de su sistema de selección de fármacos contra el cáncer, encapsularon la droga lonidamina, que actúa inhibiendo la producción de energía en las mitocondrias, y, por separado, una forma de la vitamina E antioxidante. Luego trataron células cancerosas cultivadas y encontraron que la focalización mitocondrial aumentaba la efectividad de los medicamentos en más de 100 veces en comparación con los medicamentos solos y en cinco veces en comparación con la administración de medicamentos con nanopartículas que apuntar al exterior de las células.

Similar, el compuesto curcumina se ha mostrado prometedor para inhibir la formación de las placas amiloides que son un sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer, pero se degrada rápidamente en presencia de la luz y el cuerpo lo descompone rápidamente. Al encapsular la curcumina en las nanopartículas dirigidas a las mitocondrias, sin embargo, los investigadores pudieron restaurar la capacidad de las células cerebrales en cultivo para sobrevivir a pesar de la presencia de un compuesto que estimula la formación de placa. Casi el 100 por ciento de las células tratadas con las nanopartículas dirigidas a las mitocondrias sobrevivieron en presencia del compuesto inductor de placa, en comparación con el 67 por ciento de las células tratadas con curcumina libre y el 70 por ciento de las células tratadas con nanopartículas que se dirigen al exterior de las células.

Finalmente, los investigadores encapsularon el medicamento contra la obesidad 2, 4-DNP, que funciona al hacer que la producción de energía en las mitocondrias sea menos eficiente, en sus nanopartículas y descubrió que redujo la producción de grasa por las células cultivadas conocidas como preadipocitos en un 67 por ciento en comparación con las células tratadas con el medicamento solo y en un 61 por ciento de células tratadas con nanopartículas que se dirigen al exterior de las células.

"Muchas enfermedades están asociadas con mitocondrias disfuncionales, pero muchos de los medicamentos que actúan sobre las mitocondrias no pueden llegar allí, "Dijo Marrache." En lugar de intentar alterar las drogas, que pueden reducir su eficacia, las encapsulamos en estas nanopartículas y las entregamos con precisión a las mitocondrias ".

Dhar dijo que llevar drogas a las mitocondrias no es una hazaña sencilla. Al entrar a las celdas, las nanopartículas entran en un centro de clasificación conocido como endosoma. Lo primero que tuvieron que demostrar Dhar y Marrache fue que las nanopartículas escapan del endosoma y no terminan en el centro de eliminación de células. el lisosoma.

La propia mitocondria está protegida por dos membranas separadas por un espacio intersticial. La membrana externa solo permite que pasen moléculas de cierto tamaño, mientras que la membrana interna solo permite el paso de moléculas de un rango determinado de cargas. Los investigadores construyeron una biblioteca de nanopartículas y las probaron hasta que identificaron el rango de tamaño óptimo:64 a 80 nanómetros, o aproximadamente 1, 000 veces más fino que el ancho de un cabello humano y una carga superficial óptima, más 34 milivoltios.

Dhar señala que los componentes que utilizaron para crear las nanopartículas están aprobados por la FDA y que sus métodos son altamente reproducibles y, por lo tanto, tienen el potencial de traducirse en entornos clínicos. Los investigadores están probando actualmente su sistema de administración dirigida en roedores y dicen que los resultados preliminares son prometedores.

"Las disfunciones mitocondriales causan muchos trastornos en los seres humanos, "Dhar dijo, "por lo que existen varias aplicaciones potenciales para este sistema de entrega".