Los medicamentos administrados por nanopartículas son prometedores para el tratamiento específico de muchas enfermedades, incluido el cáncer. Sin embargo, las partículas deben inyectarse a los pacientes, lo que ha limitado su utilidad hasta ahora.

Ahora, Investigadores del MIT y del Brigham and Women's Hospital (BWH) han desarrollado un nuevo tipo de nanopartícula que puede administrarse por vía oral y absorberse a través del tracto digestivo. permitiendo que los pacientes simplemente tomen una pastilla en lugar de recibir inyecciones.

En un artículo que aparece en la edición en línea del 27 de noviembre de Medicina traslacional de la ciencia , los investigadores utilizaron las partículas para demostrar la administración oral de insulina en ratones, pero dicen que las partículas podrían usarse para transportar cualquier tipo de fármaco que pueda encapsularse en una nanopartícula. Las nuevas nanopartículas están recubiertas con anticuerpos que actúan como clave para desbloquear los receptores que se encuentran en las superficies de las células que recubren el intestino. permitiendo que las nanopartículas atraviesen las paredes intestinales y entren en el torrente sanguíneo.

Este tipo de administración de fármacos podría ser especialmente útil para desarrollar nuevos tratamientos para afecciones como el colesterol alto o la artritis. Es mucho más probable que los pacientes con esas enfermedades tomen pastillas con regularidad que visitas frecuentes al consultorio del médico para recibir inyecciones de nanopartículas. dicen los investigadores.

"Si fueras un paciente y tuvieras una opción, simplemente no hay duda:los pacientes siempre preferirían medicamentos que pudieran tomar por vía oral, "dice Robert Langer, el profesor del Instituto David H. Koch del MIT, miembro del Instituto Koch de Investigación Integrativa del Cáncer del MIT, y un autor de la Medicina traslacional de la ciencia papel.

Los autores principales del artículo son el ex estudiante de posgrado del MIT Eric Pridgen y el ex postdoctorado de BWH Frank Alexis, y el autor principal es Omid Farokhzad, director del Laboratorio de Nanomedicina y Biomateriales de BWH. Otros autores son Timothy Kuo, un gastroenterólogo en BWH; Etgar Levy-Nissenbaum, un ex postdoctorado de BWH; Rohit Karnik, profesor asociado de ingeniería mecánica del MIT; y Richard Blumberg, codirector del Instituto de Investigación Biomédica de BWH.

No más inyecciones

Varios tipos de nanopartículas que transportan medicamentos de quimioterapia o ARN de interferencia corto, que puede desactivar genes seleccionados, se encuentran ahora en ensayos clínicos para tratar el cáncer y otras enfermedades. Estas partículas aprovechan el hecho de que los tumores y otros tejidos enfermos están rodeados de vasos sanguíneos con fugas. Después de inyectar las partículas por vía intravenosa a los pacientes, se filtran a través de esos vasos con fugas y liberan su carga útil en el sitio del tumor.

Para que las nanopartículas se tomen por vía oral, necesitan poder atravesar el revestimiento intestinal, que está compuesto por una capa de células epiteliales que se unen para formar barreras impenetrables llamadas uniones estrechas.

"El desafío clave es cómo hacer que una nanopartícula atraviese esta barrera de células. Siempre que las células quieran formar una barrera, hacen estos adjuntos de celda en celda, análogo a una pared de ladrillos donde los ladrillos son las celdas y el mortero son los accesorios, y nada puede traspasar ese muro, "Dice Farokhzad.

Los investigadores han intentado previamente atravesar este muro interrumpiendo temporalmente las uniones estrechas, permitir el paso de las drogas. Sin embargo, este enfoque puede tener efectos secundarios no deseados porque cuando se rompen las barreras, las bacterias dañinas también pueden pasar.

Para construir nanopartículas que puedan romper selectivamente la barrera, los investigadores aprovecharon el trabajo anterior que reveló cómo los bebés absorben los anticuerpos de la leche materna, aumentar sus propias defensas inmunológicas. Esos anticuerpos se adhieren a un receptor de la superficie celular llamado FcRN, dándoles acceso a través de las células del revestimiento intestinal a los vasos sanguíneos adyacentes.

Los investigadores recubrieron sus nanopartículas con proteínas Fc, la parte del anticuerpo que se une al receptor FcRN, que también se encuentra en las células intestinales adultas. Las nanopartículas, hecho de un polímero biocompatible llamado PLA-PEG, puede transportar una gran carga útil de drogas, como la insulina, en su núcleo.

Una vez que se ingieren las partículas, the Fc proteins grab on to the FcRN in the intestinal lining and gain entry, bringing the entire nanoparticle along with them.

"It illustrates a very general concept where we can use these receptors to traffic nanoparticles that could contain pretty much anything. Any molecule that has difficulty crossing the barrier could be loaded in the nanoparticle and trafficked across, " Karnik says.

Breaking through barriers

En este estudio, the researchers demonstrated oral delivery of insulin in mice. Nanoparticles coated with Fc proteins reached the bloodstream 11-fold more efficiently than equivalent nanoparticles without the coating. Es más, the amount of insulin delivered was large enough to lower the mice's blood sugar levels.

The researchers now hope to apply the same principles to designing nanoparticles that can cross other barriers, such as the blood-brain barrier, which prevents many drugs from reaching the brain.

"If you can penetrate the mucosa in the intestine, maybe next you can penetrate the mucosa in the lungs, maybe the blood-brain barrier, maybe the placental barrier, " Farokhzad says.

They are also working on optimizing drug release from the nanoparticles in preparation for further animal tests, either with insulin or other drugs.