En el laboratorio, los médicos pueden adjuntar quimioterapia a las nanopartículas que se dirigen a los tumores, y puede usar nanopartículas para mejorar las imágenes con resonancia magnética, Tomografías por emisión de positrones y tomografías computarizadas. Desafortunadamente, Las nanopartículas se parecen mucho a los patógenos:la introducción de nanopartículas en el cuerpo humano puede provocar la activación del sistema inmunológico en el que, a lo mejor, las nanopartículas se aclaran antes de lograr su propósito, y en el peor de los casos el inicio de una peligrosa reacción alérgica. Un artículo del Centro Oncológico de la Universidad de Colorado publicado hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza detalla cómo el sistema inmunológico reconoce las nanopartículas, potencialmente allanando el camino para contrarrestar o evitar esta detección.

Específicamente, el estudio trabajó con nanopartículas de óxido de hierro recubiertas de dextrano, una clase de partículas prometedora y versátil que se utiliza como vehículos de administración de fármacos y potenciadores de contraste de resonancia magnética en muchos estudios. Como su nombre lo indica, las partículas son pequeñas motas de óxido de hierro con incrustaciones de cadenas de azúcar.

"Utilizamos varios enfoques de microscopía sofisticados para comprender que las partículas básicamente parecen orugas, "dice Dmitri Simberg, Doctor, investigador en el CU Cancer Center y profesor asistente en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas de Skaggs, el autor principal del artículo.

La comparación es sorprendente:la partícula de óxido de hierro es el cuerpo de la oruga, que está rodeado de finos pelos de dextrano.

Si las nanopartículas de óxido de hierro recubiertas de dextrano de Simberg son orugas, entonces el sistema inmunológico es un cuervo gordo que se los comería, es decir, si puede encontrarlos. De hecho, el sistema inmunológico ha evolucionado exactamente con este propósito - encontrar y "comer" partículas extrañas - y en lugar de una entidad homogénea en realidad se compone de un puñado de sistemas interrelacionados, cada uno especializado para contrarrestar una forma específica de partícula invasora.

El trabajo anterior de Simberg muestra que es el subcomponente inmunológico llamado sistema del complemento el que más desafía a las nanopartículas. Básicamente, el sistema del complemento es un grupo de poco más de 30 proteínas que circulan por la sangre y se adhieren a partículas invasoras y patógenos. Inhumanos, La activación del sistema del complemento requiere que tres proteínas se unan en una partícula -C3b, Bb y owndin - que forman un complejo estable llamado C3-convertasa.

"La activación del sistema de complemento completo comienza con el ensamblaje de C3-convertasa, "Dice Simberg". En este artículo, nos preguntamos cómo las proteínas del complemento reconocen realmente la superficie de las nanopartículas. ¿Cómo se desencadena toda esta reacción? "

Primero, estaba claro que el recubrimiento de dextrano que se suponía que protegía a las nanopartículas del ataque del complemento humano no estaba haciendo su trabajo. Simberg y sus colegas pudieron ver que las proteínas del complemento invadían literalmente la barrera de los pelos dextrano.

"Las imágenes de microscopía electrónica muestran que la proteína entra en la partícula para tocar el núcleo de óxido de hierro, "Dice Simberg.

De hecho, siempre que el recubrimiento de nanopartículas permita que la nanopartícula absorba proteínas de la sangre, la convertasa C3 se ensambló y activó en estas proteínas. La composición del recubrimiento era irrelevante:si alguna proteína de la sangre podía unirse a las nanopartículas, siempre condujo a la activación del complemento. Es más, Simberg y sus colegas también demostraron que la activación del sistema del complemento es un proceso dinámico y continuo:las proteínas de la sangre y la convertasa C3 se disocian constantemente de las nanopartículas, y nuevas proteínas y convertasas C3 se unen a las partículas, continuando la cascada de activación del sistema inmunológico. El grupo también demostró que este ensamblaje dinámico de proteínas del complemento ocurre no solo en los tubos de ensayo sino también en los organismos vivos a medida que las partículas circulan en la sangre.

Simberg sugiere que el trabajo apunta a desafíos y tres posibles estrategias para evitar la activación del sistema del complemento por nanopartículas:"Primero, podríamos intentar cambiar el recubrimiento de nanopartículas para que no pueda absorber proteínas, que es una tarea difícil; segundo, podríamos comprender mejor la composición de las proteínas absorbidas de la sangre en la superficie de la partícula que le permiten unirse a las proteínas del complemento; y tercero, existen inhibidores naturales de la activación del complemento, por ejemplo, el factor H sanguíneo, pero en el contexto de las nanopartículas, no es lo suficientemente fuerte como para detener la activación del complemento. Quizás podríamos hacer que las nanopartículas atraigan más factor H para disminuir esta activación ".

En un punto, el concepto de nanomedicina parecía sencillo:los ingenieros y químicos fabricaban una nanopartícula con afinidad por el tejido tumoral y luego le unían una molécula de fármaco. O inyectarían nanopartículas en pacientes que mejorarían la resolución de las imágenes de diagnóstico. Cuando las realidades asociadas con el uso de nanopartículas en el panorama del sistema inmunológico humano resultaron más desafiantes, Muchos investigadores se dieron cuenta de la necesidad de apartarse del posible uso clínico para comprender mejor los mecanismos que desafían el uso de nanopartículas.

"Este trabajo de base básico es absolutamente necesario, "dice Seyed Moein Moghimi, Doctor, nanotecnólogo en la Universidad de Durham, REINO UNIDO, y el coautor del artículo de Simberg. "Es esencial que aprendamos a controlar el proceso de reconocimiento inmunológico para que podamos tender un puente entre la promesa que demuestran las nanopartículas en el laboratorio y su uso con pacientes reales en el mundo real".