Kit Lam y sus colegas de UC Davis y otras instituciones han creado nanopartículas dinámicas (NP) que podrían proporcionar un arsenal de aplicaciones para diagnosticar y tratar el cáncer. Construido con un polímero fácil de fabricar, estas partículas se pueden usar como agentes de contraste para iluminar tumores para resonancias magnéticas y tomografías por emisión de positrones o administrar quimioterapia y otras terapias para destruir tumores. Además, las partículas son biocompatibles y no han mostrado toxicidad. El estudio fue publicado en línea hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
"Son partículas increíblemente útiles, "señaló el co-primer autor Yuanpei Li, un miembro de la facultad de investigación en el laboratorio de Lam. "Como agente de contraste, hacen que los tumores sean más fáciles de ver en la resonancia magnética y otras exploraciones. También podemos usarlos como vehículos para administrar quimioterapia directamente a los tumores; aplicar luz para hacer que las nanopartículas liberen oxígeno singlete (terapia fotodinámica) o usar un láser para calentarlas (terapia fototérmica), todas formas comprobadas de destruir tumores ".
Jessica Tucker, director del programa de Dispositivos y Entrega de Fármacos y Genéticos en el Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas, que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud, dijo que el enfoque descrito en el estudio tiene la capacidad de combinar aplicaciones terapéuticas y de imágenes en una sola plataforma, que ha sido difícil de lograr, especialmente en un orgánico, y por tanto biocompatible, vehículo.
"Esto es especialmente valioso en el tratamiento del cáncer, donde el tratamiento dirigido a las células tumorales, y la reducción de efectos letales en células normales, es tan crítico, " ella añadió.
Aunque no son las primeras nanopartículas, estos pueden ser los más versátiles. Otras partículas son buenas en algunas tareas pero no en otras. Partículas no orgánicas, como puntos cuánticos o materiales a base de oro, funcionan bien como herramientas de diagnóstico pero tienen problemas de seguridad. Las sondas orgánicas son biocompatibles y pueden administrar fármacos, pero carecen de aplicaciones de imágenes o fototerapia.
Construido sobre un polímero de porfirina / ácido cólico, las nanopartículas son fáciles de fabricar y funcionan bien en el cuerpo. Las porfirinas son compuestos orgánicos comunes. El ácido cólico es producido por el hígado. Las nanopartículas básicas tienen 21 nanómetros de ancho (un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro).
Para estabilizar aún más las partículas, los investigadores agregaron el aminoácido cisteína (creando CNP), lo que les impide liberar prematuramente su carga útil terapéutica cuando se exponen a proteínas sanguíneas y otras barreras. A 32 nanómetros, Los CNP tienen el tamaño ideal para penetrar tumores, acumulándose entre las células cancerosas sin afectar el tejido sano.
En el estudio, el equipo probó las nanopartículas, tanto in vitro como in vivo, para una amplia gama de tareas. En el lado terapéutico, Los CNP transportaron eficazmente medicamentos contra el cáncer, como la doxorrubicina. Incluso cuando se mantiene en sangre durante muchas horas, Los CNP solo liberaron pequeñas cantidades de la droga; sin embargo, cuando se expone a la luz o agentes como el glutatión, liberaron fácilmente sus cargas útiles. La capacidad de controlar con precisión la liberación de quimioterapia dentro de los tumores podría reducir en gran medida la toxicidad. Los CNP que llevan doxorrubicina proporcionaron un excelente control del cáncer en animales, con efectos secundarios mínimos.
Los CNP también se pueden configurar para responder a la luz, produciendo oxígeno singlete, moléculas reactivas que destruyen las células tumorales. También pueden generar calor cuando son golpeados con luz láser. Significativamente, Los CNP pueden realizar cualquier tarea cuando se exponen a una sola longitud de onda de luz.
Los CNP ofrecen una serie de ventajas para mejorar las imágenes. Quelatan fácilmente los agentes de formación de imágenes y pueden permanecer en el cuerpo durante períodos prolongados. En estudios con animales, Los CNP se congregaron en tumores, haciéndolos más fáciles de leer en una resonancia magnética. Debido a que los CNP se acumulan en los tumores, y no tanto en tejido normal, mejoraron drásticamente el contraste tumoral para la resonancia magnética y también pueden ser prometedores para las exploraciones PET-MRI.
Esta versatilidad ofrece múltiples opciones para los médicos, ya que mezclan y combinan aplicaciones.
"Estas partículas pueden combinar imágenes y terapéutica, ", dijo Li." Potencialmente podríamos usarlos para administrar el tratamiento y monitorear la eficacia del tratamiento simultáneamente ".
"Estas partículas también se pueden utilizar como sondas ópticas para cirugía guiada por imágenes, "dijo Lam." Además, se pueden utilizar como agentes fotosensibilizantes muy potentes para la fototerapia intraoperatoria ".
Si bien los primeros resultados son prometedores, Todavía queda un largo camino por recorrer antes de que los CNP puedan ingresar a la clínica. El laboratorio Lam y sus colaboradores realizarán estudios preclínicos y, si todo va bien, proceder a los ensayos en humanos. Mientras tanto, el equipo está entusiasmado con estas capacidades.
"Esta es la primera nanopartícula que realiza tantos trabajos diferentes, ", dijo Li." De administrar quimioterapia, terapias fotodinámicas y fototérmicas para mejorar las imágenes de diagnóstico, es el paquete completo ".
