En la actualidad, los médicos tienen un arsenal de más de 200 medicamentos a su disposición para tratar una variedad de cánceres; solo entre 2011 y 2016 se aprobaron 68 medicamentos. Pero muchos agentes quimioterapéuticos plantean desafíos difíciles:causan efectos secundarios graves porque matan células sanas además de células cancerosas; algunas formas de cáncer desarrollan resistencia a los medicamentos; y muchas de estas quimioterapias, ser poco soluble en agua, demuestran una baja biodisponibilidad que da como resultado una administración de fármacos subóptima a las células cancerosas.

Una posible solución radica en la combinación sinérgica de un fármaco quimioterapéutico con material genético diseñado para neutralizar los genes malévolos que confieren resistencia a ese fármaco. entre otras funciones.

Si bien existen numerosos ejemplos de vehículos de administración de fármacos y genes duales sintéticos, Los nuevos materiales híbridos desarrollados en el laboratorio de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York utilizan proteínas fácilmente modificables para ofrecer un golpe químico:combinan un "contenedor" de lípidos para la transfección (el transporte de carga a través de una membrana celular) y un para fabricar una cápsula de proteína que pueda unirse tanto a pequeñas moléculas quimioterapéuticas como a ácidos nucleicos.

Desarrollado por un equipo dirigido por el profesor asociado de ingeniería química y biomolecular de NYU Tandon, Jin Kim Montclare, quien también se desempeña como profesor afiliado de química en la Facultad de Artes y Ciencias de la NYU, y profesor afiliado de biomateriales en la Facultad de Odontología de la Universidad de Nueva York, además de estar afiliado a SUNY Downstate como profesor de bioquímica, el material híbrido de lípidos y proteínas, llamado lipoproteoplex, comprende tanto una macromolécula de proteína supercargada en espiral como un agente de transfección disponible comercialmente llamado Lipofectamine 2000.

Debido a que los investigadores diseñaron la macromolécula de proteína con amplias cargas positivas en la superficie y un núcleo hidrofóbico, se puede adornar fácilmente con ARN de interferencia corto cargado negativamente (ARNip), una poderosa herramienta para suprimir genes que invocan resistencia a los medicamentos y propagan estados de enfermedad, mientras que también sirve como un eficaz, y reductor de toxicidad, carryall para el agente quimioterapéutico hidrófobo doxorrubicina.

En una investigación publicada en Biomacromoléculas , una revista de la American Chemical Society, el equipo detalla cómo el lipoproteoplex expuesto a muestras de la línea celular de cáncer de mama MCF-7 entregó más doxorrubicina a las células diana que Lipofectamine 2000 solo, dando como resultado una disminución sustancial de la viabilidad de las células MCF-7. También demostraron que la macromolécula híbrida fue muy exitosa en la transfección de ARNip, silenciar el gen en un 60 por ciento.

Montclare dijo que un beneficio clave del nuevo lipoproteoplex es la facilidad de modificación, un activo para los investigadores que estudian células cuyo comportamiento genéticamente invocado cambia con el tiempo y difiere según la línea celular y el paciente. Más bien como un sistema de componentes de combinación y combinación, el lipoproteoplex permite a los investigadores intercambiar una proteína o un componente lipídico sobrealimentado y cualquier cantidad de ARNip para abordar una línea celular específica y un tipo de fármaco.

"A diferencia de otras actividades relacionadas con la producción de sistemas duales de administración de genes y fármacos, este enfoque no requiere tediosos procedimientos de síntesis química; más bien podemos biosintetizar cualquier variante de la proteína supercargada, ", dijo. Esto permite la sustitución de diferentes moléculas de ARNip y fármacos quimioterapéuticos para satisfacer las necesidades del laboratorio".

En un trabajo reciente sobre materiales híbridos a base de proteínas, Montclare y sus colaboradores combinaron una proteína supercargada diseñada con el reactivo de transfección Fugene. La combinación mostró una mejora de ocho veces en la eficiencia de transfección del ADN en comparación con Fugene solo, con citotoxicidad insignificante.

Montclare está investigando los mecanismos que permiten que estas lipoproteoplexas administren genes y fármacos de forma eficaz a través de diferentes líneas celulares.