Los investigadores del MIT han ideado una forma de hacer que las células tumorales sean más susceptibles a ciertos tipos de tratamiento del cáncer al recubrir las células con nanopartículas antes de administrar los medicamentos.

Al atar cientos de partículas diminutas a las superficies de las células tumorales en presencia de una fuerza mecánica, los investigadores hicieron que las células fueran mucho más vulnerables al ataque de un fármaco que provoca que las células cancerosas se suiciden. Parece que las nanopartículas atadas aumentan las fuerzas ejercidas sobre las células por el flujo de sangre, lo que hace que las células sean más propensas a morir.

"Cuando adhieres muchas partículas a las membranas de estas células, y luego exponerlos a fuerzas que imitan a las del cuerpo humano, como el flujo de sangre, estas terapias se vuelven más efectivas. Es una forma de amplificar las fuerzas sobre las células utilizando materiales poliméricos, "dice Michael Mitchell, un postdoctorado en el Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT y el autor principal del estudio.

En pruebas en ratones, los investigadores encontraron que las nanopartículas atadas hicieron que el fármaco inductor del suicidio celular fuera un 50 por ciento más efectivo, y esta combinación eliminó hasta el 90 por ciento de las células tumorales en los ratones.

Robert Langer, el profesor del Instituto David H. Koch del MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la edición del 20 de marzo de Comunicaciones de la naturaleza .

Mejora de la muerte celular

Además de estudiar los rasgos bioquímicos y genéticos anormales de los tumores, En los últimos años, científicos e ingenieros han examinado cómo las características físicas de los tumores contribuyen a la progresión de la enfermedad. Los tumores sólidos aprovechan las fuerzas físicas, como su mayor rigidez y alteración del flujo sanguíneo, para mejorar su supervivencia y crecimiento. Las fuerzas ejercidas por el flujo de sangre y líquido en los tejidos blandos también afectan el comportamiento del cáncer y una variedad de células huésped.

En el nuevo estudio, el equipo del MIT se propuso determinar si fuerzas físicas como las ejercidas por el flujo sanguíneo podrían influir en la respuesta de los tumores al tratamiento farmacológico. Se centraron en un fármaco experimental conocido como TRAIL, que es una proteína expresada en diferentes células del sistema inmunológico. TRAIL es un miembro de una familia de factores de necrosis tumoral que se unen a los receptores de muerte en las membranas celulares, enviándoles una señal que estimula la apoptosis, o muerte celular programada.

Los experimentos iniciales revelaron que las células tumorales se volvieron más susceptibles a este fármaco después de estar expuestas a las fuerzas de corte de los fluidos fisiológicos. "En estas condiciones de flujo, más células tumorales comenzaron a morir en presencia de la terapéutica, "Dice Mitchell.

Eso llevó a los investigadores a plantear la hipótesis de que podrían hacer que las células fueran aún más susceptibles al tratamiento al aumentar las fuerzas que actúan sobre ellas. Una forma de hacerlo es unir partículas diminutas a las superficies de las células. Actuando como bolas en una cuerda las partículas atadas golpean y tiran de la superficie de la célula tumoral a medida que la sangre fluye, haciendo que las células sean más susceptibles a la señal de muerte celular del fármaco.

Las partículas, que se puede inyectar en el torrente sanguíneo, están hechos de polímeros biodegradables conocidos como PLGA. Estas partículas están recubiertas con otro polímero, CLAVIJA, que está etiquetado con un ligando o anticuerpo específico para proteínas que se encuentran en las superficies de las células tumorales, lo que les permite estar atados a la superficie.

En pruebas en ratones, Los investigadores encontraron que unir partículas a las células tumorales y luego tratarlas con TRAIL mata las células tumorales metastásicas en el torrente sanguíneo y también reduce la progresión de tumores sólidos en ratones. Los investigadores probaron partículas que iban desde 100 nanómetros a 1 micrómetro y encontraron que las más grandes eran más efectivas. También, a medida que un mayor número de partículas estaban atadas a la superficie, murieron más células.

El efecto del tratamiento parece ser específico de las células tumorales y no induce la apoptosis en las células sanas. dicen los investigadores.

Interacciones forzadas

Los investigadores creen que las partículas pueden mejorar los efectos de TRAIL al comprimir la capa de moléculas que generalmente rodea a las células tumorales. facilitando que el fármaco interactúe con los receptores en la superficie celular que activan la vía de muerte celular.

"Cuando expones las células a fuerzas y luego estas partículas descienden sobre la célula, podrían aplanar todas estas moléculas en la superficie. Entonces, el receptor puede entrar en mejor contacto con TRAIL para inducir la muerte de las células tumorales, "Dice Mitchell.

El equipo del MIT ahora está explorando la posibilidad de utilizar este enfoque en combinación con otros fármacos que estimulan una respuesta inmunitaria. como los medicamentos que inducen una "tormenta de citocinas", una gran liberación de sustancias químicas de señalización que atraen a muchas células inmunitarias al sitio para destruir el tumor.

"Estamos muy interesados ​​en enfoques combinados en los que se pueden atacar las células tumorales con muchas terapias inmunitarias y luego explotar las fuerzas físicas a las que están expuestas estas células. como una nueva forma de matarlos, "Dice Mitchell.