Los investigadores de ingeniería biomédica han desarrollado una técnica para crear "depósitos" microscópicos para atrapar medicamentos dentro de los tumores cancerosos. En un modelo animal, estos depósitos de medicamentos fueron 10 veces más efectivos para reducir los tumores que el uso de los mismos medicamentos sin los depósitos.

Algunos medicamentos contra el cáncer son más eficaces fuera de las células cancerosas. Por ejemplo, el fármaco anticanceroso TRAIL ataca la membrana celular de una célula cancerosa, mientras otra droga, cilengitide, inhibe el crecimiento de los vasos sanguíneos alrededor de un tumor, hambriento de nutrientes.

Para mejorar la eficacia de estos medicamentos, Los científicos quieren tanto evitar que sean absorbidos por las células cancerosas como evitar que el sistema circulatorio las elimine del sitio del tumor.

"Ahora hemos encontrado una manera de hacer ambas cosas, mediante la creación de depósitos a microescala de estos medicamentos dentro de un tumor, "dice Zhen Gu, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asistente en el departamento conjunto de ingeniería biomédica de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.

Los investigadores comienzan creando un cóctel de drogas de TRAIL y cilengitide, luego envuelva el cóctel en un "nanoportador" de 100 nanómetros (nm) de diámetro. Luego, el nanoportador se tachona con albúmina de suero humano (HSA), una proteína abundante en la sangre humana.

El nanoportador de 100 nm también está salpicado de nanocápsulas más pequeñas, de solo 10 nm de diámetro, que están hechas de un gel de ácido hialurónico y contienen una enzima llamada transglutaminasa (TG). Luego, los nanoportadores se inyectan en el torrente sanguíneo.

Algunos tumores cancerosos producen grandes cantidades de una enzima llamada hialuronidasa, que rompe el ácido hialurónico. Entonces, cuando los nanoportadores entran en un tumor canceroso, la hialuronidasa disuelve las pequeñas nanocápsulas de gel de ácido hialurónico en su superficie. Esto libera las enzimas TG, que ayudan a conectar las proteínas HSA que tachonan la superficie de otros nanoportadores, creando un depósito de fármaco reticulado dentro del tumor.

El tamaño del depósito reticulado evita en gran medida que sea absorbido por células cancerosas individuales o que se elimine rápidamente en el torrente sanguíneo. Además, el TG también puede ayudar a los nanoportadores a unirse a otras proteínas en el tumor, ayudando a mantener el depósito en su lugar.

El ambiente dentro del tumor también es más ácido que su entorno, y esta acidez descompone lentamente los nanoportadores.

"Esto asegura una liberación sostenida de TRAIL y cilengitide en el entorno del tumor, maximizar la eficacia de las drogas, "Dice Gu.

Los investigadores evaluaron esta técnica utilizando tumores de cáncer de mama en ratones.

"Descubrimos que el uso de depósitos reticulados para administrar TRAIL y cilengitide encogió los tumores diez veces más que el uso de la misma dosis de esos medicamentos utilizando técnicas convencionales, "dice Quanyin Hu, autor principal del artículo y Ph.D. estudiante en el departamento conjunto de ingeniería biomédica en NC State y UNC-Chapel Hill.

"Este es un estudio de prueba de concepto y es necesario realizar un trabajo adicional para desarrollar la técnica, "Gu dice". Pero es prometedor, y creemos que esta estrategia también podría utilizarse para la inmunoterapia contra el cáncer. Necesitaríamos trabajar más en un modelo animal antes de continuar con los ensayos clínicos ".

Gu también señala que es demasiado pronto para estimar los costos asociados con la técnica.

"Estamos en las primeras etapas del desarrollo de esta técnica, y estamos tratando de hacer que el proceso sea más simple y más efectivo, lo que reduciría los costos de fabricación, "Gu dice." Eso hace que sea difícil estimar cuál podría ser el costo potencial.

"Y aunque no prevemos ningún riesgo significativo para la salud más allá de los que plantean los medicamentos que se estén suministrando, una de las razones por las que realizamos ensayos clínicos y en animales es para identificar cualquier riesgo imprevisto ".

El papel, "Construcción y deconstrucción mediada por microambientes tumorales de depósitos extracelulares de administración de fármacos, "fue publicado el 19 de enero en la revista NanoLetras . Wujin Sun es coautor del artículo, Yue Lu, Hunter Bomba, y Yanqi Ye en el departamento conjunto de ingeniería biomédica de NC State y UNC-Chapel Hill; Tianyue Jiang de la Universidad Tecnológica de Nanjing; y Ari Isaacson de UNC-Chapel Hill. El trabajo fue apoyado por NC TraCS, Premios de ciencia clínica y traslacional de los NIH en UNC-CH, número de concesión 1UL1TR001111.