La quimioterapia a menudo reduce los tumores al principio, pero a medida que las células cancerosas se vuelven resistentes al tratamiento farmacológico, los tumores pueden volver a crecer. Un nuevo nanodispositivo desarrollado por investigadores del MIT puede ayudar a superar eso bloqueando primero el gen que confiere resistencia a los medicamentos, luego lanzar un nuevo ataque de quimioterapia contra los tumores desarmados.

El dispositivo, que consiste en nanopartículas de oro incrustadas en un hidrogel que puede inyectarse o implantarse en el sitio del tumor, también podría usarse de manera más amplia para alterar cualquier gen involucrado en el cáncer.

"Puede apuntar a cualquier marcador genético y administrar un fármaco, incluidos aquellos que no necesariamente involucran vías de resistencia a los medicamentos. Es una plataforma universal para terapia dual, "dice Natalie Artzi, un científico investigador en el Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica (IMES) del MIT, un profesor asistente en la Escuela de Medicina de Harvard, y autor principal de un artículo que describe el dispositivo en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias la semana del 2 de marzo.

Para demostrar la eficacia del nuevo enfoque, Artzi y sus colegas lo probaron en ratones implantados con un tipo de tumor de mama humano conocido como tumor triple negativo. Tales tumores, que carecen de cualquiera de los tres marcadores de cáncer de mama más comunes:receptor de estrógeno, receptor de progesterona, y Her2:suelen ser muy difíciles de tratar. Usando el nuevo dispositivo para bloquear el gen de la proteína 1 resistente a múltiples fármacos (MRP1) y luego administrar el fármaco de quimioterapia 5-fluorouracilo, los investigadores pudieron reducir los tumores en un 90 por ciento en dos semanas.

Superar la resistencia

El MRP1 es uno de los muchos genes que pueden ayudar a que las células tumorales se vuelvan resistentes a la quimioterapia. MRP1 codifica una proteína que actúa como bomba, eliminar los medicamentos contra el cáncer de las células tumorales y volverlos ineficaces. Esta bomba actúa sobre varios fármacos distintos del 5-fluorouracilo, incluido el fármaco contra el cáncer de uso común doxorrubicina.

"La resistencia a los medicamentos es un gran obstáculo en la terapia del cáncer y la razón por la cual la quimioterapia, en muchos casos, no es muy eficaz ", dice João Conde, un postdoctorado de IMES y autor principal del artículo de PNAS.

Para superar esto, los investigadores crearon nanopartículas de oro recubiertas con hebras de ADN complementarias a la secuencia del ARN mensajero MRP1, el fragmento de material genético que lleva las instrucciones del ADN al resto de la célula.

Estas hebras de ADN, que los investigadores denominan "nanobeacons, "se pliegan sobre sí mismos para formar una estructura de horquilla cerrada. Sin embargo, cuando el ADN encuentra la secuencia de ARNm correcta dentro de una célula cancerosa, se despliega y se une al ARNm, impidiendo que genere más moléculas de la proteína MRP1. A medida que se desarrolla el ADN, también libera moléculas de 5-fluorouracilo que estaban incrustadas en la hebra. Este medicamento luego ataca el ADN de la célula tumoral, ya que MRP1 ya no está disponible para bombearlo fuera de la celda.

"Cuando silenciamos el gen, la célula ya no es resistente a esa droga, para que podamos administrar el medicamento que ahora recupera su eficacia, "Dice Conde.

Cuando ocurre cada uno de estos eventos, detectando la proteína MRP1 y liberando 5-fluorouracilo, el dispositivo emite fluorescencia de diferentes longitudes de onda, permitiendo a los investigadores visualizar lo que está sucediendo dentro de las células. Debido a esto, las partículas también podrían usarse para el diagnóstico, específicamente, determinar si un determinado gen relacionado con el cáncer está activado en las células tumorales.

Liberación controlada de fármacos

Las nanopartículas de oro recubiertas de ADN están incrustadas en un gel adhesivo que permanece en su lugar y recubre el tumor después de ser implantado. Esta administración local de las partículas las protege de la degradación que podría ocurrir si se administraran en todo el cuerpo. y también permite la liberación sostenida de fármacos, Artzi dice.

En sus estudios con ratones, los investigadores encontraron que las partículas podían silenciar MRP1 hasta por dos semanas, con liberación continua de fármaco durante ese tiempo, reducir eficazmente los tumores.

Este enfoque podría adaptarse para administrar cualquier tipo de fármaco o terapia génica dirigida a un gen específico involucrado en el cáncer. dicen los investigadores. Ahora están trabajando en usarlo para silenciar un gen que estimula a los tumores gástricos a hacer metástasis en los pulmones.