La visión de Omid Farokhzad del futuro de la medicina se parece mucho a la ciencia ficción. Ve la medicina reducida con nanopartículas cada vez más pequeñas que juegan un papel importante, administrando dosis de fármacos medidas en moléculas directamente a los tumores cancerosos.

Ve partículas "teranósticas" que no solo administran nanoterapia, sino que también transmiten imágenes de diagnóstico de células tumorales cambiantes. Ve nanopartículas "inteligentes" que liberan pequeñas dosis de medicamentos, como la insulina, en respuesta a las condiciones corporales, como cambiar los niveles de azúcar en sangre.

Farokhzad ve vacunas basadas en nanopartículas que pueden quitar la alegría de fumar y revertir las alergias, y el desarrollo de nanopartículas terapéuticas que pueden tomarse por vía oral en lugar de inyectarse, abriendo clases completamente nuevas de medicamentos, como las estatinas para reducir el colesterol, a la terapia con nanopartículas.

Profesor asociado de anestesia en la Escuela de Medicina de Harvard (HMS) y el Hospital Brigham and Women's (BWH) afiliado a Harvard, Farokhzad ve estas cosas porque está ayudando a hacerlas realidad. De los siete candidatos a fármacos específicos basados ​​en nanopartículas que se encuentran actualmente en ensayos en humanos, dos se basan en tecnologías desarrolladas en parte en su laboratorio.

"Creo que la medicina que verán mis propios hijos en los próximos 30 a 40 años será muy diferente de la que practicamos hoy". "dijo Farokhzad, el director del Laboratorio Brigham de Nanomedicina y Biomateriales. "Las terapias dirigidas serán el pilar del tratamiento para casi todas las enfermedades".

Las nanopartículas son cápsulas a escala molecular que pueden entregar cargas útiles diminutas, como los medicamentos contra el cáncer, en el cuerpo. Un método común utiliza moléculas de grasa para crear las partículas, que liberan las drogas en el interior cuando la grasa se descompone. Farokhzad, basándose en el trabajo del científico Robert Langer en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, ha desarrollado nanopartículas de liberación controlada hechas de polímeros en lugar de grasa. Estos resisten mejor la degradación y, por lo tanto, liberan fármacos durante períodos más prolongados.

Si la enfermedad no te mata ...

El uso de una nanopartícula de liberación controlada en la terapia tiene varias ventajas sobre la administración convencional de fármacos, Farokhzad dijo. Las partículas con moléculas que se unen al exterior de las células cancerosas pueden dirigirse a una célula tumoral y liberar fármacos directamente a la neoplasia maligna. Además, la supervivencia prolongada de las partículas en el torrente sanguíneo prolonga la exposición de las células tumorales al fármaco contra el cáncer, administrando una dosis acumulativa mayor al tumor incluso mientras se reduce la toxicidad para el resto del cuerpo.

En la quimioterapia tradicional, por ejemplo, los médicos bombardean todo el cuerpo del paciente con sustancias químicas en un esfuerzo por destruir las células tumorales. Casi toda la droga sin embargo, más del 99 por ciento, Farokhzad dijo:no detecta el tumor por completo. En lugar de, los productos químicos altamente tóxicos golpean otros órganos y tejidos, Obligar a los médicos a realizar un acto arrollador que equilibre la eficacia y la toxicidad para matar tumores, que puede provocar una variedad de efectos secundarios, e incluso matar al paciente.

Además, Farokhzad dijo:la infusión de quimioterapia tradicional da como resultado un pulso de corta duración durante el cual el tumor ve la mayor parte del fármaco. Entonces, las concentraciones suelen caer rápidamente a medida que el cuerpo elimina la sustancia química.

En la terapia de liberación controlada, la concentración de nanopartículas también es más alta en la sangre inmediatamente después de la infusión, pero debido a que la droga se libera de las partículas más lentamente, su concentración máxima, y ​​su mayor toxicidad, es menor, mitigar los efectos secundarios no deseados.

En el sitio del tumor, sucede lo contrario. La capacidad de las nanopartículas para fijarse en las células tumorales proporciona entre cinco y diez veces la dosis de la quimioterapia tradicional en cualquier momento. Y debido a que las partículas circulan en la sangre por más tiempo, la exposición del tumor también es más prolongada.

"Un tumor ve una concentración de fármaco significativamente mayor en comparación con el fármaco administrado en forma convencional y el resto del cuerpo ve aproximadamente el mismo nivel de fármaco, ", Dijo Farokhzad." [Pero] se está entregando mucho más suavemente con el tiempo ".

Dos terapias potenciales basadas en el trabajo en el laboratorio de Farokhzad están en pruebas en humanos. El primero, BIND-014, utiliza nanoterapia dirigida para tumores de pulmón y próstata. El candidato a fármaco pasó recientemente los ensayos de fase 1, que se centran en la seguridad de un medicamento, y entró en ensayos de fase 2, que miden la efectividad de la terapia. Farokhzad dijo que el objetivo molecular de la célula de cáncer de próstata también se encuentra en las células de los vasos sanguíneos del tumor, dando a la terapia aplicaciones potencialmente más amplias para combatir el cáncer.

La segunda terapia, que se encuentra en ensayos de fase 1, es una vacuna de nanopartículas de nicotina, destinado a ayudar a los fumadores a dejar de fumar y prevenir la recaída de aquellos que lo han hecho. La vacuna actúa sensibilizando el sistema inmunológico a la nicotina, una pequeña molécula que normalmente escapa del sistema inmunológico en su camino hacia los centros de placer del cerebro. La vacuna hace que la nicotina sea visible para el sistema inmunológico. eliminándolo del cuerpo y eliminando la sensación placentera que causa.

Los ensayos están a cargo de dos de las tres empresas que Farokhzad ha fundado desde 2007. La primera, Bind Therapeutics, se estableció para desarrollar la promesa inicial de nanopartículas dirigidas para el tratamiento del cáncer. El segundo, Selecta Biociencias, se fundó de manera similar para perseguir el desarrollo de vacunas basadas en nanopartículas. La tercera empresa, Mezcla terapéutica, está diseñando moléculas de fármacos que se optimizan desde el principio para trabajar con nanopartículas para atacar enfermedades infecciosas, inflamación, dolor, y cáncer.

Pasando la prueba de "a quién le importa"

Farokhzad, quien recibió su M.D. de la Universidad de Boston, se sintió atraído por la investigación de nanopartículas durante su residencia en BWH. Además de sus deberes clínicos, estaba realizando una investigación sobre los factores de transcripción que regulan la expresión de genes implicados en la diferenciación mieloide, pero estaba buscando un proyecto que tuviera un potencial a corto plazo para mejorar la vida de los pacientes que veía en la clínica todos los días.

"Solo estaba retrocediendo ... y mirando el panorama general. Si hiciera todo bien y entendiera la regulación transcripcional de estos genes, ¿A quién le cambiaría la vida? Al final del día, ¿pasa la prueba de 'a quién le importa'? ", dijo Farokhzad." Quería cosas que tuvieran una aplicación humana, una innovación de banco que podría ir a la cabecera de la cama ".

Farokhzad escuchó sobre Langer, que dirige el laboratorio de ingeniería biomédica más grande del mundo y ha realizado un trabajo pionero en ingeniería de tejidos y sistemas de administración de fármacos, incluyendo nanopartículas de larga duración. Se puso en contacto con Langer, quien accedió a tomarlo como posdoctorado.

Farokhzad exploró la creación de nanopartículas con ácidos nucleicos en su superficie que se unen a sitios específicos en las células cancerosas. como una llave que encaja en una cerradura, como él lo describió. En 2004, demostró que la técnica funcionaba en células en una placa de laboratorio y, Un año después, pronunció una charla en una conferencia internacional sobre el cáncer en París en la que describió experimentos que demostraban que la técnica funcionaba en animales.

"Pensé que si había una forma de controlar espacialmente qué tejidos veían más de la droga, sería un cambio de paradigma, "Dijo Farokhzad.

La respuesta fue inmediata. Los organizadores de la conferencia eligieron su trabajo para estar entre los pocos hallazgos que promovieron fuera de la conferencia, y la atención de los medios atrajo a capitalistas de riesgo que buscaban financiar el próximo gran descubrimiento.

Farokhzad, que había dejado el laboratorio de Langer en 2004 para iniciar su propio laboratorio en el Brigham, se volvió hacia Langer, quien sabía que había fundado varias empresas. Juntos, los dos cofundaron Bind Therapeutics.

"Lo llevó totalmente a un nuevo nivel enorme, "Langer dijo sobre el desarrollo de Farokhzad de la investigación anterior de nanopartículas. Omid es un apasionado de hacer descubrimientos en nuevos productos que pueden ayudar a la vida de las personas".

Farokhzad no solo tomó del laboratorio de Langer un interés en las nanopartículas, también adoptó la opinión de Langer de que la industria privada es un socio esencial para llevar descubrimientos al paciente.

"Mi filosofía ha sido:'¿Cómo hacer llegar estas cosas al público?' Nuestro laboratorio tiene un tamaño bastante bueno y le va bastante bien en subvenciones, pero solo puede llegar hasta cierto punto en lo que espera que hagan los estudiantes, ", Dijo Langer." Estas empresas proporcionan un vehículo excelente para llevar estas ideas del laboratorio a la clínica ".

Herramientas para administrar los medicamentos necesarios

Hoy dia, El laboratorio de Farokhzad ocupa un piso entero más parte de otro en el Edificio de Investigación Médica de Brigham en el Área Médica de Longwood de Boston. Sus 30 investigadores, incluyendo becarios y estudiantes, explorar formas de fabricar nanopartículas con propiedades novedosas que podrían hacerlas útiles en terapia. Uno de sus compañeros de toda la vida, Jinjun Shi, ha recibido una cita como profesor asistente de anestesia y se está mudando al piso de arriba para abrir su propio laboratorio.

Nanopartículas, Farokhzad dijo:se puede diseñar para hacer más que solo apuntar a células específicas. Se pueden usar de manera flexible para responder a cualquier número de desafíos terapéuticos, eliminando la necesidad de encontrar compuestos que por sí mismos sean tanto terapias efectivas como sistemas de administración efectivos dentro del cuerpo.

Un impulso reciente ha sido desarrollar una nanopartícula sin utilizar disolventes orgánicos porque los disolventes reaccionan con algunos tipos de fármacos terapéuticos. descomponiéndolos antes de que puedan ingresar al torrente sanguíneo. Otro esfuerzo en colaboración con Langer y Richard Blumberg, profesor de medicina en HMS y Brigham, Ha sido desarrollar una partícula que se pueda tomar por vía oral. El proceso imita el proceso natural a través del cual los bebés obtienen los anticuerpos que les brindan su protección inicial al ingresar al mundo. Los bebés absorben los anticuerpos en la leche materna de su madre, y los anticuerpos cruzan la barrera intestinal / sanguínea para darles protección inmunológica. Cuando las nanopartículas se unen a anticuerpos, pueden engancharse en el torrente sanguíneo a través de una barrera que no podrían cruzar solos.

"Si la administración oral de biológicos es tan difícil, ¿Por qué los bebés lo hacen con tanta eficacia? ”, preguntó Farokhzad.

Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, Periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para noticias universitarias adicionales, visite Harvard.edu.