Una forma agresiva de cáncer de mama conocida como "triple negativo" es muy difícil de tratar:la quimioterapia puede reducir estos tumores por un tiempo, pero en muchos pacientes vuelven a crecer y adquieren resistencia a los fármacos originales.

Para superar esa resistencia, Los ingenieros químicos del MIT han diseñado nanopartículas que transportan el fármaco contra el cáncer doxorrubicina, así como hebras cortas de ARN que pueden desactivar uno de los genes que las células cancerosas usan para escapar del fármaco. Este "golpe doble" desactiva las defensas de los tumores y los hace mucho más vulnerables a la quimioterapia.

"Te lo dá, en general, un sistema mucho más eficaz a una dosis más baja, porque puede apuntar a estas células y asegurarse de que todas y cada una de ellas reciben la dosificación sinérgica adecuada de los dos componentes, "dice Paula Hammond, el profesor de ingeniería David H. Koch, miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, y líder del equipo de investigación.

Usando estas partículas, los investigadores pudieron reducir los tumores de mama triple negativos en ratones, informan en la edición en línea del 21 de octubre de la revista ACS Nano . Las partículas también podrían personalizarse para tratar otros tipos de cánceres, dicen los investigadores.

El autor principal del artículo es Jason Deng, un postdoctorado en el laboratorio de Hammond. Otros autores son el estudiante graduado del MIT Stephen Morton, junior Elana Ben-Akiva, y los postdoctorados Erik Dreaden y Kevin Shopsowitz.

Entrega por diseño

Los tumores de mama triple negativos carecen de los tres marcadores de cáncer de mama más comunes:receptor de estrógeno, receptor de progesterona, y Her2. Los científicos han desarrollado tratamientos que se dirigen a cada uno de esos marcadores, que han mejorado las tasas de supervivencia para esos cánceres.

"Por lo general, estas terapias personalizadas han sido mucho más efectivas que simplemente rociarse con un fármaco de quimioterapia, porque están llegando a las formas en que operan las células tumorales. Sin embargo, no hemos tenido eso para el cáncer de mama triple negativo, "Dice Hammond.

Ella espera que las nuevas nanopartículas, que se dirigen a una proteína que se encuentra en la superficie de las células de cáncer de mama triple negativas, ayudará a cambiar eso. Las nanopartículas tienen tres componentes:un núcleo lleno de doxorrubicina, una capa de ARN de interferencia corto (ARNip), y una capa externa que protege la partícula de la degradación en el torrente sanguíneo.

Doxorrubicina, una droga que mata las células al dañar su ADN, ya se utiliza para tratar el cáncer de mama y otros cánceres, incluyendo pulmón, ovario y tiroides. Los investigadores basaron sus nanopartículas en una forma aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos conocida como Doxil, que está empaquetado en un liposoma, o membrana grasa.

Para mejorar la eficacia de Doxil, El equipo de Hammond quería combinarlo con otro tipo de terapia conocida como interferencia de ARN (ARNi), que utiliza hebras muy cortas de ARN para bloquear la expresión de genes específicos dentro de una célula viva.

Los investigadores utilizaron una técnica llamada ensamblaje capa por capa para cubrir las partículas de Doxil con una capa de ARNip mezclado con un polímero cargado positivamente que ayuda a estabilizar el ARN. Esta capa contiene hasta 3, 500 moléculas de ARNip, cada uno tiene como objetivo bloquear un gen que permite que las células cancerosas bombeen las moléculas del fármaco fuera de las células.

Uno de los principales desafíos a los que se han enfrentado los investigadores en el desarrollo de ARNi como tratamiento contra el cáncer es lograr que las partículas sobrevivan en el torrente sanguíneo el tiempo suficiente para alcanzar sus objetivos previstos. Para superar esto, las partículas de MIT incluyen una capa externa de ácido hialurónico. Estas moléculas absorben agua, permitir que las nanopartículas fluyan a través de los vasos sanguíneos sin perturbaciones, Dice Hammond.

"Esta capa sigilosa se convierte en un colchón de agua que rodea la nanopartícula, que le permite pasar por el torrente sanguíneo como si fuera agua, "Dice Hammond. Eso hace que circule mucho más eficazmente".

El ácido hialurónico también ayuda a dirigir las partículas hacia los tumores uniéndose a una proteína llamada CD44, que se encuentra en gran abundancia en la superficie de las células de cáncer de mama triple negativas.

Las nuevas partículas son un buen ejemplo de cómo fabricar medicamentos "más inteligentes" para ayudar a tratar el cáncer, dice Yuri Lvov, profesor de micro y nanosistemas de la Louisiana Tech University que no formaba parte del equipo de investigación. "No es una droga nueva, pero como ingenieros han construido un nuevo vehículo para la entrega basado en principios de nanotecnología. Esta nueva herramienta es muy buena ".

Reducción de tumores

En un estudio de ratones, Los investigadores encontraron que las nanopartículas sobrevivieron en el torrente sanguíneo mucho más tiempo que cualquier partícula de administración de ARN que hayan probado previamente. con una vida media de 28 horas. Esto les da una probabilidad mucho mayor de llegar al tumor.

Las nanopartículas fueron diseñadas para liberar la carga útil de ARNip a un ritmo más rápido que la doxorrubicina una vez que llegan a los sitios del tumor. "Eso nos da la oportunidad de reducir primero la defensa de las células tumorales apagando esta bomba de proteínas, y luego la droga entra en acción para matar las células tumorales, "Dice Deng.

Para estudiar la capacidad de las nanopartículas para combatir el cáncer, los investigadores los inyectaron en ratones con células tumorales humanas triple negativas implantadas debajo de la piel. Después de una inyección, encontraron que el gen objetivo ya estaba siendo silenciado. Después de 15 días y tres inyecciones, los tumores se habían reducido significativamente.

Los investigadores creen que este sistema también podría usarse para atacar muchos otros tipos de cáncer al intercambiar el medicamento que se transporta en el núcleo. el objetivo de ARNip, y las partículas de la superficie que se dirigen al tumor. Ahora están probando las partículas en un modelo de ratón más complejo de cáncer de mama triple negativo. y también están trabajando para adaptar las partículas para tratar cánceres de ovario y pulmón.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.