Investigadores de la Universidad de California, San Diego ha desarrollado un método novedoso para disfrazar nanopartículas como glóbulos rojos, lo que les permitirá evadir el sistema inmunológico del cuerpo y administrar medicamentos contra el cáncer directamente al tumor. Su investigación se publicará la próxima semana en la edición temprana en línea de la Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

El método consiste en recolectar la membrana de un glóbulo rojo y envolverla como una poderosa capa de camuflaje alrededor de una nanopartícula de polímero biodegradable rellena con un cóctel de fármacos de moléculas pequeñas. Las nanopartículas tienen un tamaño inferior a 100 nanómetros, aproximadamente del mismo tamaño que un virus.

"Este es el primer trabajo que combina la membrana celular natural con una nanopartícula sintética para aplicaciones de administración de fármacos". dijo Liangfang Zhang, profesor de nanoempresa en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y el Centro de Cáncer Moores UCSD. "Esta plataforma de nanopartículas tendrá poco riesgo de respuesta inmune".

Los investigadores han estado trabajando durante años en el desarrollo de sistemas de administración de fármacos que imiten el comportamiento natural del cuerpo para una administración de fármacos más eficaz. Eso significa crear vehículos como nanopartículas que puedan vivir y circular en el cuerpo durante períodos prolongados sin ser atacados por el sistema inmunológico. Los glóbulos rojos viven en el cuerpo hasta 180 días y, como tal, son "el vehículo de reparto de larga circulación de la naturaleza, "dijo el estudiante de Zhang, Che-Ming Hu, un doctorado de UCSD. candidato en bioingeniería, y primer autor del artículo.

Las nanopartículas furtivas ya se utilizan con éxito en el tratamiento clínico del cáncer para administrar medicamentos de quimioterapia. Están recubiertos de un material sintético como el polietilenglicol que crea una capa de protección para inhibir el sistema inmunológico de modo que la nanopartícula tenga tiempo de entregar su carga útil. Zhang dijo que los vehículos sigilosos de administración de medicamentos de nanopartículas de hoy pueden circular en el cuerpo durante horas en comparación con los minutos que una nanopartícula podría sobrevivir sin este recubrimiento especial.

Pero en el estudio de Zhang, Las nanopartículas recubiertas en las membranas de los glóbulos rojos circularon en los cuerpos de los ratones de laboratorio durante casi dos días. El estudio fue financiado a través de una subvención del Instituto Nacional de Salud.

Un cambio hacia la medicina personalizada

El uso de los propios glóbulos rojos del cuerpo marca un cambio significativo en el enfoque y un gran avance en el campo de la investigación de administración personalizada de medicamentos. Intentar imitar las propiedades más importantes de un glóbulo rojo en un recubrimiento sintético requiere una comprensión biológica profunda de cómo funcionan todas las proteínas y lípidos en la superficie de una célula para que sepa que está imitando las propiedades correctas.
En lugar de, El equipo de Zhang solo está tomando toda la superficie de la membrana de un glóbulo rojo real.

"Abordamos este problema desde el punto de vista de la ingeniería y pasamos por alto toda esta biología fundamental, ", dijo Zhang." Si el glóbulo rojo tiene tal característica y sabemos que tiene algo que ver con la membrana, aunque no entendemos exactamente lo que está sucediendo a nivel de proteína, simplemente tomamos el toda la membrana. Pones la capa sobre la nanopartícula, y la nanopartícula parece un glóbulo rojo ".

El uso de nanopartículas para administrar medicamentos también reduce las horas que se necesitan para gotear lentamente las soluciones de medicamentos de quimioterapia a través de una línea intravenosa a solo unos minutos para una sola inyección de medicamentos de nanopartículas. Esto mejora significativamente la experiencia del paciente y el cumplimiento del plan terapéutico. El avance podría conducir a una administración de medicamentos más personalizada en la que una pequeña muestra de la propia sangre del paciente podría producir suficiente membrana esencial para disfrazar la nanopartícula. reduciendo el riesgo de respuesta inmune a casi nada.

Zhang dijo que uno de los próximos pasos es desarrollar un enfoque para la fabricación a gran escala de estas nanopartículas biomiméticas para uso clínico. lo cual se hará a través de fondos de la National Science Foundation. Los investigadores también agregarán una molécula dirigida a la membrana que permitirá que la partícula busque y se una a las células cancerosas. e integrar la tecnología del equipo para cargar medicamentos en el núcleo de nanopartículas de modo que se puedan administrar varios medicamentos al mismo tiempo.

Zhang dijo que es importante poder administrar múltiples medicamentos en una sola nanopartícula porque las células cancerosas pueden desarrollar resistencia a los medicamentos administrados individualmente. Combinándolos, y dar a la nanopartícula la capacidad de atacar las células cancerosas, todo el cóctel se puede lanzar como una bomba desde el interior de la célula cancerosa.