(Phys.org) —Investigadores de la Universidad de Florida han desarrollado un "nanotreno de ADN" que acelera su carga útil de fármacos que combaten el cáncer y agentes de bioimagen a las células tumorales en las profundidades del cuerpo. La capacidad del nanotren para administrar de manera rentable altas dosis de medicamentos a cánceres específicos y otras enfermedades médicas sin dejar atrás un nano-desorden tóxico ha sido el elusivo Santo Grial para los científicos que estudian el diminuto mundo de la nanotecnología del ADN.
La nanotecnología del ADN es muy prometedora como una nueva forma de administrar quimioterapia directamente a las células cancerosas. pero hasta ahora los científicos no han podido orientar las nanoterapias para diferenciar sistemáticamente las células cancerosas de las sanas. Otros factores limitantes incluyen altos costos, cantidades demasiado pequeñas de fármacos administrados y posibles efectos secundarios tóxicos.
"La mayor parte de la nanotecnología se basa en un enfoque de nanopartículas, y las partículas están hechas de materiales inorgánicos; después de que se hayan utilizado como portadores de la droga, se quedarán dentro del cuerpo, "dijo el investigador principal del estudio, Weihong Tan, un distinguido profesor de química de la UF, profesor de fisiología y genómica funcional, y miembro del UF Shands Cancer Center y del UF Genetics Institute. "En comparación con las nanoestructuras existentes, nuestro nanotreno es más fácil y económico de fabricar, es muy específico para las células cancerosas, tiene mucho poder de carga de fármacos y es muy biocompatible ".
Descrito en el número de hoy de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , El nanotreno de ADN de Tan es una estructura tridimensional compuesta por hebras cortas de ADN atadas juntas en un tren largo. Al final del nanotrain hay un aptámero, una pequeña pieza de ácido nucleico que actúa como "locomotora" del tren en el piloto automático bioquímico para dirigirse y unirse a células cancerosas específicas. Detrás están las estructuras de ADN atadas que sirven como una al lado de la otra, vagones caja de gran capacidad, "transportando agentes de bioimagen o cargas de fármacos a sus objetivos.
"La belleza del nanotreno es que, al utilizar diferentes biomarcadores de enfermedades, puede enganchar diferentes tipos de sondas de ADN como la 'locomotora' del tren para reconocer y atacar diferentes tipos de cánceres, ", Dijo Tan." Hemos apuntado precisamente a la leucemia, células de cáncer de pulmón e hígado, y porque las sondas de ADN son
tan precisos al apuntar solo a tipos específicos de células cancerosas, hemos visto una reducción dramática en la toxicidad de los medicamentos en comparación con las quimioterapias estándar, que no discriminan bien entre células cancerosas y sanas ".
Tan y sus colegas informan que los nanotrenes de ADN se pueden fabricar de manera rentable mezclando trozos de ADN en un medio líquido. Luego, la mezcla se expone a un compuesto que estimula las piezas de ADN para que se busquen entre sí y se autoensamblen en los nanotrenes de ADN. El tipo de célula cancerosa que buscará y destruirá el nanotreno de ADN está determinado por el compuesto específico agregado a la mezcla como desencadenante.
El estudio demostró in vitro y en ratones que los nanotrenes de ADN se dirigen exclusivamente a las células cancerosas para las que se programaron sus sondas. Las sondas de ADN van directamente a las células cancerosas, lo que hace que los nanotrenes se acoplen a las membranas celulares y accedan a las células. Una vez dentro, la carga útil de la droga se dispersa, matar las células cancerosas, un proceso que Tan y su equipo monitorearon en tiempo real midiendo la cantidad de luz fluorescente emitida. Los componentes biodegradables de los nanotrenes de ADN se descomponen con las células cancerosas muertas y son eliminados por los mecanismos de limpieza normales del cuerpo.
"Nuestro estudio encontró que cuando se carga con medicamentos contra el cáncer, estos nanotrenes inhibieron el crecimiento tumoral en ratones más que en aquellos que recibieron fármacos inyectados libremente en el torrente sanguíneo. Lo que es más emocionante es que los ratones tratados con estos nanotrenes sufrieron dramáticamente menos efectos secundarios que los tratados con medicamentos gratuitos. "dijo Guizhi Zhu, un estudiante de doctorado de la UF que fue fundamental en el estudio. "Esto es lo que pretendemos lograr para la futura atención médica clínica de los pacientes con cáncer".
Además de una supervivencia más prolongada y un crecimiento tumoral inhibido, los ratones que fueron tratados con la administración del fármaco nanotrain experimentaron menos pérdida de peso y están en mejores condiciones físicas que los ratones que recibieron la terapia inyectada y el grupo de control de ratones que no recibieron tratamiento. Tan y su equipo atribuyen estos resultados mejorados a la toxicidad muy reducida lograda por la administración de fármacos de nanotrenes dirigidos.
"Creemos que hemos demostrado que estos nanotrenes de ADN son una plataforma de transporte de fármacos dirigida prometedora para la administración de quimioterápicos contra el cáncer con muy baja toxicidad para los tejidos sanos". y que la plataforma tiene una amplia aplicación para muchos tipos diferentes de cáncer, "Dijo Tan." Avanzando, estamos trabajando para identificar la dosis óptima utilizando modelos de ratón para la leucemia de células T, cánceres de pulmón e hígado y cáncer de mama triple negativo.
"Es muy emocionante, pero aún nos queda un largo camino por recorrer antes de los ensayos en humanos, " él dijo.
