Un factor que hace que los cánceres de glioblastoma sean tan difíciles de tratar es que las células malignas de los tumores se diseminan por todo el cerebro siguiendo las fibras nerviosas y los vasos sanguíneos para invadir nuevas ubicaciones. Ahora, los investigadores han aprendido a secuestrar este mecanismo migratorio, volviéndolo contra el cáncer mediante el uso de una película de nanofibras más delgada que el cabello humano para atraer a las células tumorales.

En lugar de invadir nuevas áreas, las células migratorias se adhieren a las nanofibras especialmente diseñadas y las siguen a un lugar, potencialmente fuera del cerebro, donde pueden ser capturadas y destruidas. Usando esta técnica, los investigadores pueden mover parcialmente los tumores de lugares inoperables a lugares más accesibles. Aunque no eliminará el cáncer, la nueva técnica redujo el tamaño de los tumores cerebrales en modelos animales, sugiriendo que esta forma de cáncer de cerebro algún día podría tratarse más como una enfermedad crónica.

"Hemos diseñado una nanofibra de película fina de polímero que imita la estructura de los nervios y vasos sanguíneos que las células tumorales cerebrales utilizan normalmente para invadir otras partes del cerebro". "explicó Ravi Bellamkonda, investigador principal y presidente del Departamento de Ingeniería Biomédica Wallace H. Coulter en Georgia Tech y Emory University. "Las células cancerosas normalmente se adhieren a estas estructuras naturales y las conducen como un monorraíl hacia otras partes del cerebro. Al proporcionar una fibra alternativa atractiva, podemos mover de manera eficiente los tumores a lo largo de un camino diferente hacia el destino que elijamos ".

Los detalles de la técnica se publicaron el 16 de febrero en la revista. Materiales de la naturaleza . La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional del Cáncer (NCI), parte de los Institutos Nacionales de Salud; por Ian's Friends Foundation, con sede en Atlanta, y por la Georgia Research Alliance. Además del Departamento de Ingeniería Biomédica de Coulter, el equipo de investigación incluyó a Children's Healthcare of Atlanta y Emory University.

Tratamiento del cáncer de glioblastoma multiforme, también conocido como GBM, es difícil porque el cáncer agresivo e invasivo a menudo se desarrolla en partes del cerebro donde los cirujanos son reacios a operar. Incluso si se puede extirpar el tumor primario, sin embargo, a menudo se ha diseminado a otros lugares antes de ser diagnosticado.

Se están desarrollando nuevos fármacos para atacar la GBM, pero los investigadores de Atlanta decidieron adoptar un enfoque más de ingeniería. Anjana Jain, quién es el primer autor de este estudio de GBM, ahora es profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts. Como estudiante de posgrado de Georgia Tech, Jain trabajó en biomateriales para la regeneración de la médula espinal. Luego, como becario postdoctoral en el laboratorio de Bellamkonda, vio la oportunidad de aplicar su trabajo de posgrado para desarrollar posibles nuevas modalidades de tratamiento para GBM.

"Las vías de señalización que intentábamos activar para reparar la médula espinal eran las mismas vías que a los investigadores les gustaría inactivar para los glioblastomas, ", dijo Jain." Pasar a las aplicaciones del cáncer fue una progresión natural, uno que despertó un gran interés debido al costo humano de la enfermedad ".

Las células tumorales normalmente invaden el tejido sano secretando enzimas que permiten que se produzca la invasión. Ella explicó. Esa actividad requiere una cantidad significativa de energía de las células cancerosas.

"Nuestra idea era dar a las células tumorales un camino de menor resistencia, uno que se parezca a las estructuras naturales del cerebro, pero es atractivo porque no requiere que las células cancerosas gasten más energía, " Ella explicó.

Experimentalmente, los investigadores crearon fibras hechas de polímero de policaprolactona (PCL) rodeadas por un portador de poliuretano. Las fibras, cuya superficie simula los contornos de los nervios y vasos sanguíneos que normalmente siguen las células cancerosas, se implantaron en el cerebro de ratas en las que estaba creciendo un tumor GBM humano. Las fibras, solo la mitad del diámetro de un cabello humano, sirvieron como guías de tumores, llevar las células migratorias a un gel "recolector de tumores" que contiene el fármaco ciclopamina, que es tóxico para las células cancerosas. Para comparacion, los investigadores también implantaron fibras que no contenían PCL o una película de PCL sin textura en otros cerebros de ratas, y dejó algunas ratas sin tratar. El gel recolector de tumores estaba ubicado físicamente fuera del cerebro.

Después de 18 días, los investigadores encontraron que en comparación con otras ratas, Los tamaños de los tumores se redujeron sustancialmente en los animales que habían recibido implantes de nanofibras de PCL cerca de los tumores. Las células tumorales se habían movido a lo largo de todas las fibras hacia el gel colector fuera del cerebro.

Si bien erradicar un cáncer siempre sería el tratamiento ideal, Bellamkonda dijo:la nueva técnica podría controlar el crecimiento de cánceres inoperables, permitiendo a los pacientes llevar una vida normal a pesar de la enfermedad.

"Si podemos proporcionar al cáncer una válvula de escape de estas fibras, que puede proporcionar una forma de mantener los tumores de crecimiento lento de manera que, si bien pueden ser inoperables, las personas podrían vivir con cánceres porque no están creciendo, ", dijo." Quizás con ideas como esta, es posible que podamos vivir con cáncer del mismo modo que vivimos con diabetes o presión arterial alta ".

Antes de que la técnica pueda usarse en humanos, sin embargo, tendrá que someterse a pruebas exhaustivas y ser aprobado por la FDA, un proceso que puede llevar hasta diez años. Entre los próximos pasos se encuentran evaluar la técnica con otras formas de cáncer de cerebro, y otros tipos de cáncer que pueden ser difíciles de extirpar.

El tratamiento del cáncer de cerebro con nanofibras podría ser preferible a las técnicas de radiación y fármacos existentes. Dijo Bellamkonda.

"Uno de los atractivos del enfoque es que es puramente un dispositivo, ", explicó." No hay medicamentos que ingresen al torrente sanguíneo y circulen por el cerebro para dañar las células sanas. Tratar estos cánceres con películas mínimamente invasivas podría ser mucho menos peligroso que utilizar productos químicos farmacéuticos ".

La financiación inicial para la investigación inicial a fin de verificar el potencial de la técnica fue patrocinada por Ian's Friends Foundation, una organización con sede en Atlanta que apoya la investigación de los cánceres cerebrales infantiles.

"No podríamos estar más emocionados con el progreso que Georgia Tech y el laboratorio del profesor Bellamkonda han logrado para ayudar a encontrar una solución para los niños con tumores cerebrales inoperables y para aquellos que padecen tumores en áreas más invasivas". "dijo Phil Yagoda, uno de los fundadores de la organización. "Con la dedicación y la visión de este equipo de investigación, esta obra apasionante y excepcional está ahora más cerca de la realidad. Al permitir el movimiento de un tumor inoperable a un lugar operable, este trabajo podría dar esperanza a todos los niños y padres de esos niños que están librando su mayor batalla, la batalla por sus vidas ".