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  • Los químicos diseñan nanopartículas que pueden administrar tres medicamentos contra el cáncer a la vez

    Las nuevas nanopartículas del MIT consisten en cadenas de polímero (azul) y tres moléculas de fármaco diferentes:la doxorrubicina es roja, las pequeñas partículas verdes son camptotecina, y el núcleo verde más grande contiene cisplatino. Crédito:Jeremiah Johnson

    La administración de medicamentos de quimioterapia en forma de nanopartículas podría ayudar a reducir los efectos secundarios al dirigir los medicamentos directamente a los tumores. En años recientes, Los científicos han desarrollado nanopartículas que administran uno o dos medicamentos de quimioterapia, pero ha sido difícil diseñar partículas que puedan transportar más que eso en una proporción precisa.

    Ahora, los químicos del MIT han ideado una nueva forma de construir tales nanopartículas, facilitando mucho la inclusión de tres o más medicamentos diferentes. En un artículo publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , los investigadores demostraron que podían cargar sus partículas con tres medicamentos comúnmente utilizados para tratar el cáncer de ovario.

    "Creemos que es el primer ejemplo de una nanopartícula que lleva una proporción precisa de tres fármacos y puede liberarlos en respuesta a tres mecanismos desencadenantes distintos". "dice Jeremiah Johnson, profesor asistente de química en el MIT y autor principal del nuevo artículo.

    Tales partículas podrían diseñarse para transportar aún más drogas, permitiendo a los investigadores desarrollar nuevos regímenes de tratamiento que podrían matar mejor las células cancerosas y evitar los efectos secundarios de la quimioterapia tradicional. En el JACS papel, Johnson y sus colegas demostraron que las nanopartículas de triple amenaza podrían matar las células de cáncer de ovario de manera más efectiva que las partículas que llevan solo uno o dos medicamentos. y han comenzado a probar las partículas contra tumores en animales.

    Longyan Liao, un postdoctorado en el laboratorio de Johnson, es el autor principal del artículo.

    Poniendo las piezas juntas

    El nuevo enfoque de Johnson supera las limitaciones inherentes de los dos métodos más utilizados para producir nanopartículas liberadoras de fármacos:encapsular pequeñas moléculas de fármaco dentro de las partículas o unirlas químicamente a la partícula. Con ambas técnicas, las reacciones necesarias para ensamblar las partículas se vuelven cada vez más difíciles con cada nuevo fármaco que se agrega.

    Las partículas fueron diseñadas para liberar doxorrubicina cuando se exponen a la luz ultravioleta. Aquí, Las células del cáncer de ovario se vuelven rojas a medida que se libera la doxorrubicina con el tiempo. Crédito:Erik Dreaden y Kevin Shopsowitz

    La combinación de estos dos enfoques (encapsular un fármaco dentro de una partícula y unir uno diferente a la superficie) ha tenido cierto éxito, pero todavía está limitado a dos fármacos.

    Johnson se propuso crear un nuevo tipo de partícula que superara esas limitaciones, permitiendo la carga de cualquier número de medicamentos diferentes. En lugar de construir la partícula y luego unir moléculas de fármaco, creó bloques de construcción que ya incluyen la droga. Estos bloques de construcción se pueden unir en una estructura muy específica, y los investigadores pueden controlar con precisión la cantidad de cada fármaco que se incluye.

    Cada bloque de construcción consta de tres componentes:la molécula del fármaco, una unidad de enlace que se puede conectar a otros bloques, y una cadena de polietilenglicol (PEG), que ayuda a proteger la partícula para que no se descomponga en el cuerpo. Cientos de estos bloques se pueden vincular utilizando un enfoque desarrollado por Johnson, denominada "polimerización con pincel primero".

    "Esta es una nueva forma de construir las partículas desde el principio, "Dice Johnson." Si quiero una partícula con cinco drogas, Solo tomo los cinco bloques de construcción que quiero y los ensamblo en una partícula. En principio, no hay limitación en la cantidad de medicamentos que puede agregar, y la proporción de fármacos transportados por las partículas depende de cómo se mezclan al principio ".

    Varias combinaciones

    Para este papel, los investigadores crearon partículas que transportan los fármacos cisplatino, doxorrubicina, y camptotecina, que a menudo se utilizan solos o en combinación para tratar el cáncer de ovario.

    Cada partícula lleva los tres fármacos en una proporción específica que coincide con la dosis máxima tolerada de cada fármaco, y cada fármaco tiene su propio mecanismo de liberación. El cisplatino se libera tan pronto como la partícula entra en una célula, a medida que los enlaces que lo sujetan a la partícula se rompen con la exposición al glutatión, un antioxidante presente en las células. La camptotecina también se libera rápidamente cuando se encuentra con enzimas celulares llamadas esterasas.

    La tercera droga, doxorrubicina, fue diseñado para que se liberara solo cuando la luz ultravioleta incide sobre la partícula. Una vez que se liberan los tres medicamentos, todo lo que queda atrás es PEG, que es fácilmente biodegradable.

    Este enfoque "representa un nuevo e inteligente avance en la liberación de múltiples fármacos mediante la inclusión simultánea de diferentes fármacos, a través de distintas químicas, dentro de la misma ... plataforma, "dice Todd Emrick, profesor de ciencia e ingeniería de polímeros en la Universidad de Massachusetts en Amherst que no participó en el estudio.

    Trabajando con investigadores en el laboratorio de Paula Hammond, el profesor de ingeniería David H. Koch y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, el equipo probó las partículas contra células de cáncer de ovario cultivadas en el laboratorio. Las partículas que transportan los tres medicamentos mataron las células cancerosas a un ritmo mayor que las que administraron solo uno o dos medicamentos.

    El laboratorio de Johnson ahora está trabajando en partículas que transportan cuatro medicamentos, y los investigadores también planean etiquetar las partículas con moléculas que les permitirán albergar células tumorales al interactuar con proteínas que se encuentran en las superficies celulares.

    Johnson también prevé que la capacidad de producir de forma fiable grandes cantidades de nanopartículas portadoras de múltiples fármacos permitirá realizar pruebas a gran escala de posibles nuevos tratamientos contra el cáncer. "Es importante poder producir partículas de forma rápida y eficiente con diferentes proporciones de varios fármacos, para que pueda probar su actividad, ", dice." No podemos hacer una sola partícula, necesitamos poder hacer diferentes proporciones, lo que nuestro método puede hacer fácilmente ".

    Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.




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