(PhysOrg.com) - Durante décadas, Los investigadores han estado trabajando para desarrollar nanopartículas que administran medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores. minimizar los efectos secundarios tóxicos de la quimioterapia. Sin embargo, incluso con lo mejor de estas nanopartículas, sólo alrededor del 1 por ciento del fármaco normalmente alcanza su objetivo previsto.

Ahora, un equipo de investigadores del MIT, el Instituto de Investigación Médica Sanford-Burnham, y la Universidad de California en San Diego han diseñado un nuevo tipo de sistema de administración en el que una primera ola de nanopartículas se aloja en el tumor, luego llama a una segunda ola mucho más grande que dispensa el medicamento contra el cáncer. Esta comunicación entre nanopartículas, habilitado por la propia bioquímica del cuerpo, aumentó la administración de fármacos a los tumores en más de 40 veces en un estudio con ratones.

Esta nueva estrategia podría mejorar la eficacia de muchos medicamentos para el cáncer y otras enfermedades. dice Geoffrey von Maltzahn, un ex estudiante de doctorado del MIT ahora en Flagship VentureLabs con sede en Cambridge, y autor principal de un artículo que describe el sistema en la edición en línea del 19 de junio de Nature Materials.

"Lo que hemos demostrado es que las nanopartículas se pueden diseñar para hacer cosas como comunicarse entre sí en el cuerpo, y que estas capacidades pueden mejorar la eficiencia con la que encuentran y tratan enfermedades como el cáncer, "dice von Maltzahn.

El autor principal del artículo es Sangeeta Bhatia, el profesor John y Dorothy Wilson de Ciencias y Tecnología de la Salud y miembro del Instituto David H. Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT.

Von Maltzahn y Bhatia se inspiraron en sistemas biológicos complejos en los que muchos componentes trabajan juntos para lograr un objetivo común. Por ejemplo, el sistema inmunológico funciona a través de una cooperación altamente orquestada entre muchos tipos diferentes de células.

"Hay hermosos ejemplos en toda la biología en los que, a escala de sistema, los comportamientos complejos surgen como resultado de la interacción, cooperación, y comunicación entre componentes individuales simples, "dice von Maltzahn.

El enfoque del equipo del MIT se basa en la cascada de coagulación sanguínea, una serie de reacciones que comienza cuando el cuerpo detecta una lesión en un vaso sanguíneo. Las proteínas en la sangre conocidas como factores de coagulación interactúan en una compleja cadena de pasos para formar hebras de fibrina, que ayudan a sellar el sitio de la lesión y previenen la pérdida de sangre.

Para aprovechar el poder de comunicación de esa cascada, los investigadores necesitaban dos tipos de nanopartículas:señalización y recepción.

Partículas de señalización, que componen la primera ola, salir del torrente sanguíneo y llegar al sitio del tumor a través de pequeños orificios en los vasos sanguíneos con fugas que generalmente rodean a los tumores (esta es la misma forma en que la mayoría de las nanopartículas objetivo llegan a su destino). Una vez en el tumor, esta primera ola de partículas hace que el cuerpo crea que se ha producido una lesión en el sitio del tumor, ya sea emitiendo calor o uniéndose a una proteína que desencadena la cascada de la coagulación.

Las partículas receptoras están recubiertas con proteínas que se unen a la fibrina, lo que los atrae al lugar de la coagulación de la sangre. Esas partículas de la segunda ola también llevan una carga útil de drogas, que liberan una vez que llegan al tumor.

En un estudio de ratones, un sistema de sistemas de nanopartículas comunicantes suministró 40 veces más doxorrubicina (un fármaco utilizado para tratar muchos tipos de cáncer) que las nanopartículas no comunicantes. Los investigadores también vieron un efecto terapéutico correspondientemente amplificado en los tumores de ratones tratados con nanopartículas comunicantes.

Para allanar el camino para posibles ensayos clínicos y aprobación regulatoria, Los investigadores del MIT ahora están explorando formas de reemplazar componentes de estos nanosistemas cooperativos con medicamentos que ya se están probando en pacientes. Por ejemplo, Los medicamentos que inducen la coagulación en los sitios del tumor podrían reemplazar las partículas de señalización probadas en este estudio.

Jeffrey Brinker, profesor de ingeniería química en la Universidad de Nuevo México, dice que la nueva estrategia es una forma inteligente de mejorar la administración de fármacos a los sitios de los tumores. “En lugar de apuntar al tumor en sí, se dirige a un microambiente que han creado, ”, Dice. “Al desarrollar estos nanosistemas en un enfoque de dos pasos, que podría usarse en combinación con muchas otras estrategias ".