Investigadores del Centro Oncológico Integral de la Universidad Estatal de Ohio — Hospital del Cáncer Arthur G. James y el Instituto de Investigación Richard J. Solove (OSUCCC — James) han desarrollado nanopartículas que se hinchan y explotan cuando se exponen a la luz láser del infrarrojo cercano.
Tales 'nanobombas' podrían superar una barrera biológica que ha bloqueado el desarrollo de agentes que actúan alterando la actividad —la expresión— de los genes en las células cancerosas. Los agentes pueden matar las células cancerosas directamente o detener su crecimiento.
Los tipos de agentes que cambian la expresión génica son generalmente formas de ARN (ácido ribonucleico), y son notoriamente difíciles de usar como drogas. Primero, se degradan fácilmente cuando están libres en el torrente sanguíneo. En este estudio, empaquetarlos en nanopartículas que se dirigen a las células tumorales resolvió ese problema.
Este estudio, publicado en la revista Materiales avanzados , sugiere que las nanobombas también podrían resolver el segundo problema. Cuando las células cancerosas absorben nanopartículas ordinarias, a menudo los encierran en pequeños compartimentos llamados endosomas. Esto evita que las moléculas del fármaco alcancen su objetivo, y pronto se degradan.
Junto con el agente terapéutico, estas nanopartículas contienen una sustancia química que se vaporiza, provocando que se hinchen tres veces o más en tamaño cuando se exponen a la luz láser del infrarrojo cercano. Los endosomas estallan dispersando el agente de ARN en la célula.
"Un desafío importante para el uso de nanopartículas para administrar agentes reguladores de genes como los microARN es la incapacidad de las nanopartículas para escapar de los compartimentos, los endosomas, que están encerrados cuando las células absorben las partículas, "dice el investigador principal Xiaoming (Shawn) He, Doctor, profesor asociado de Ingeniería Biomédica y miembro del OSUCCC — Programa de Terapéutica Traslacional James.
"Creemos que hemos superado este desafío mediante el desarrollo de nanopartículas que incluyen bicarbonato de amonio, una pequeña molécula que se vaporiza al exponer las nanopartículas a la luz láser del infrarrojo cercano, haciendo que la nanopartícula y el endosoma estallen, liberando el ARN terapéutico, "Él explica. Para su estudio, Él y sus colegas utilizaron células de cáncer de próstata humano y tumores de próstata humanos en un modelo animal. Las nanopartículas se equiparon para apuntar a las células madre cancerosas (CSC), que son células cancerosas que tienen propiedades de células madre. Los CSC a menudo se resisten a la terapia y se cree que desempeñan un papel importante en el desarrollo y la recurrencia del cáncer.
El agente terapéutico en las nanopartículas era una forma de microARN llamado miR-34a. Los investigadores eligieron esta molécula porque puede reducir los niveles de una proteína que es crucial para la supervivencia de la CSC y puede estar involucrada en la resistencia a la quimioterapia y la radioterapia.
Las nanopartículas también encapsulan bicarbonato de amonio, que es un agente leudante que se utiliza a veces en la repostería. Luz láser de infrarrojo cercano, que induce la vaporización del bicarbonato de amonio, puede penetrar el tejido hasta una profundidad de un centímetro (casi media pulgada). Para tumores más profundos, la luz se administraría mediante cirugía mínimamente invasiva.
Para tumores más profundos, la luz se administraría mediante cirugía mínimamente invasiva.
Los hallazgos técnicos clave del estudio incluyen:
