Los científicos que buscan mejorar los tratamientos contra el cáncer han creado un pequeño transportador de fármacos que maximiza su capacidad para silenciar los genes dañinos al encontrar el equivalente a una vía rápida hacia una célula diana.

El transportador, llamado nanoportador, es una estructura a base de lípidos que contiene un fragmento de ARN. Los lípidos son moléculas grasas que ayudan a mantener la estructura de las membranas celulares.

El segmento de ARN encerrado en el portador desencadena un proceso para silenciar los genes, haciendo que los genes sean incapaces de producir proteínas que conducen a enfermedades u otros problemas de salud.

Aunque el componente principal del transportista se asemeja a transportadores existentes y previamente estudiados, Los científicos de la Universidad Estatal de Ohio han adjuntado moléculas auxiliares específicas a la superficie del transportador que, según su investigación, pueden mejorar la efectividad del transportador.

Al encontrar las vías que son equivalentes a las carreteras, vs rutas similares a rutas locales más lentas, para entrar en las celdas, los portadores pasan más tiempo en las partes de las células donde pueden disolverse y depositar los segmentos de ARN. Estos segmentos, llamado pequeño ARN interferente o ARNip, luego puede silenciar los genes diana durante un período de tiempo prolongado.

Estudios recientes sugieren que el nanoportador diseñado por el estado de Ohio permite una disminución de seis veces en la producción de proteínas diana en comparación con los efectos de silenciamiento de genes resultantes del uso de transportadores previamente probados.

"Hemos diseñado una formulación de nanoportadores diferente y hemos demostrado que esta formulación puede afectar la vía de entrada celular, lo que a su vez afecta el tiempo que el ARNip está expuesto al cuerpo principal de la célula, "dijo Chenguang Zhou, estudiante de posgrado en farmacia en Ohio State y autor principal del estudio. "Más de esa exposición equivale a un silenciamiento génico mejor y más prolongado".

La investigación fue seleccionada para un premio a la innovación en biotecnología de la Asociación Estadounidense de Científicos Farmacéuticos (AAPS) en 2011. Zhou fue invitado a presentar el trabajo en la reciente Conferencia Nacional de Biotecnología de la AAPS.

El papel del ARNip en las células se ha establecido como un importante mecanismo de regulación de genes que tiene el potencial de proteger a las células contra los invasores. como virus, o para disminuir la actividad de los oncogenes que causan cáncer. Pero aprovechar las propiedades protectoras del ARNip con fines terapéuticos ha sido difícil, en parte porque el ARNip es demasiado grande y complejo para viajar a través del sistema gastrointestinal o del torrente sanguíneo. También tiene carga negativa, al igual que la mayoría de las membranas celulares, lo que significa que a menos que se genere naturalmente dentro de una celda, no puede penetrar las células por sí mismo.

Otros grupos de investigación han desarrollado nanoportadores a base de lípidos. El nanoportador que Zhou y sus colegas han diseñado, sin embargo, utiliza un método diferente:tiene un compuesto especial en la superficie que lo ayuda a deslizarse más fácilmente dentro de la celda.

En todos los casos, Se fabrica una forma sintética de ARNip, una que está específicamente relacionada con un gen diana, para imitar las piezas de ARN que existen en la naturaleza. Luego, el ARNip se encapsula dentro del nanoportador, que funciona como un dispositivo de administración de ARNip en las células diana.

En experimentos en células que comparan los efectos de los nanoportadores tradicionales y el portador de Zhou, llamado SPANosoma, Los investigadores encontraron que el ARNip entregado por el SPANosoma era aproximadamente seis veces más eficaz para silenciar la actividad del gen diana que el ARNip transportado por los portadores tradicionales. El portador del estado de Ohio redujo la producción de proteína asociada en un 95 por ciento, en comparación con una reducción del 70,6 por ciento en las proteínas resultante del uso del vehículo tradicional.

Luego, los investigadores se propusieron averiguar por qué su portador era tan efectivo.

Ellos sabían, basado en investigaciones previas, que para desempeñar su papel, El ARNip debe escapar de un compartimento dentro de una célula para maximizar su exposición al cuerpo principal de la célula. También debe evitar otra parte específica de la celda donde los forasteros se degradan y se desmoronan. Todo este proceso se llama farmacocinética.

Para observar esta actividad, Los científicos utilizaron sofisticadas técnicas de imágenes fluorescentes para detectar qué tan efectivo era el ARNip en diferentes puntos de tiempo después de que se introdujo en las células a través de diferentes tipos de portadores. Descubrieron que cuatro horas después de la introducción a las células de cáncer de hígado, el siRNA transportado por el SPANosome tuvo 3,5 veces más exposición al cuerpo celular que el siRNA transportado por los portadores más tradicionales.

"Vimos un aumento correlativo de 3,5 veces más actividad de silenciamiento génico, "Dijo Zhou." La razón por la que desea estudiar la farmacocinética es porque desea encontrar la relación entre exposición y respuesta. La razón por la que el SPANosoma es más eficaz es porque permite una mayor exposición del ARNip a la parte principal de la célula ".

Debido a que el ARNip puede ocurrir naturalmente en todas las células, Los nanoportadores utilizados para administrar ARNip con fines terapéuticos deben diseñarse de modo que penetren solo en las células diana. como células tumorales o células hepáticas, silenciar genes específicos relacionados con la enfermedad. Los investigadores utilizaron técnicas de imágenes adicionales para rastrear cómo su portador encuentra sus células objetivo.

Y aquí es donde entró en juego el concepto de autopista. Los nanocarriers tienen esencialmente tres posibles vías hacia la celda:dos que son equivalentes a las carreteras y una que es más similar a una más lenta, ruta local. El SPANosoma, por su diseño, utiliza las vías de la autopista para ingresar a las células cancerosas del hígado, reduciendo sus posibilidades de ser enviado a partes de la celda donde se romperá en pedazos.

Zhou y sus colegas están colaborando con investigadores de la industria médica y biotecnológica para probar más el SPANosome como un vehículo potencial para administrar medicamentos para el tratamiento del cáncer. especialmente en el cáncer de hígado.