Una nanoestrella de oro bajo un microscopio electrónico. El tamaño de la nanoestrella hace que se acumule dentro de los tumores, donde los investigadores usan luz infrarroja para calentarla y destruir los crecimientos cancerosos. Crédito:Tuan Vo-Dinh, Universidad de Duke
Al combinar una inmunoterapia contra el cáncer aprobada por la FDA con una nanotecnología emergente de tostación de tumores, Los investigadores de la Universidad de Duke mejoraron la eficacia de ambas terapias en un estudio de prueba de concepto con ratones.
La potente combinación también atacó a los tumores satélites y a las células cancerosas distantes, curar completamente a dos ratones y vacunar eficazmente a uno contra la enfermedad. Los resultados aparecieron online en Informes científicos el 17 de agosto.
"El tratamiento ideal para el cáncer es no invasivo, seguro y utiliza múltiples enfoques, "dijo Tuan Vo-Dinh, el profesor R. Eugene y Susie E. Goodson de Ingeniería Biomédica, profesor de química, y director del Instituto Fitzpatrick de Fotónica de la Universidad de Duke. "También apuntamos a activar el propio sistema inmunológico del paciente para erradicar los tumores metastásicos residuales. Si podemos crear una inmunidad contra el cáncer a largo plazo, entonces realmente tendríamos una cura ".
El nuevo enfoque se basa en una tecnología de "inmunoterapia fototérmica" desarrollada por un grupo interdisciplinario de investigadores de Duke que utiliza láseres y nanoestrellas de oro para calentar y destruir tumores en combinación con un fármaco inmunoterapéutico.
Esta terapia fototérmica depende del hecho ampliamente demostrado de que las nanopartículas se acumulan preferentemente dentro de un tumor debido a su vasculatura con fugas.
Si bien varios investigadores de todo el mundo están aplicando este tipo de técnicas utilizando nanopartículas, Vo-Dinh ha sido pionero en el desarrollo de un tipo único de nanopartículas llamadas nanoestrellas de oro, que tienen la ventaja de la geometría. Debido a que las nanoestrellas de oro tienen varios picos afilados, pueden capturar la energía del láser de manera más eficiente. Esto les permite trabajar con menos exposición, haciéndolos más efectivos más profundamente dentro de un tejido.
"Los picos de nanoestrellas funcionan como pararrayos, concentrando la energía electromagnética en sus puntas, ", dijo Vo-Dinh." Hemos experimentado con estas nanoestrellas de oro para tratar tumores antes, pero queríamos saber si también podíamos tratar tumores que ni siquiera sabíamos que estaban allí o tumores que se han diseminado por todo el cuerpo ".
Para atacar células cancerosas distantes fuera del sitio de tratamiento, Vo-Dinh se asoció con sus colegas Brant Inman y Greg Palmer en los Departamentos de Cirugía y Oncología Radioterápica del Centro Médico de la Universidad de Duke. y Paolo Maccarini de Duke Biomedical Engineering. Combinaron esta terapia de nanoestrellas de oro con una inmunoterapia contra el cáncer aprobada recientemente por la FDA y en uso clínico.
Las nanoestrellas de oro (manchas blancas) se acumulan preferentemente dentro de un tumor (izquierda) y son escasas en el tejido normal (derecha). Crédito:Tuan Vo-Dinh, Universidad de Duke
Normalmente, El sistema inmunológico del cuerpo protege contra el crecimiento de células cancerosas. Muchos tumores sin embargo, producir en exceso una molécula llamada PD-L1, que efectivamente desactiva las células T, los principales soldados del sistema inmunológico.
Se están desarrollando varios productos farmacéuticos para intentar bloquear la acción de PD-L1, permitiendo que el sistema inmunológico destruya las células cancerosas. Inman ha participado activamente en el desarrollo temprano y el uso clínico actual de estos medicamentos, que se usaron en este estudio, para tratar el cáncer de vejiga.
En el experimento, Los investigadores de Duke inyectaron células cancerosas de vejiga en ambas patas traseras de un grupo de ratones. Después de esperar a que crezcan los tumores, los investigadores comenzaron a probar diferentes tipos de tratamientos, pero solo en una de las piernas.
Aquellos que no recibieron ningún tratamiento sucumbieron rápidamente al cáncer, al igual que los que recibieron solo la fototerapia con nanoestrellas de oro, porque el tratamiento no hizo nada para afectar el tumor en la pierna no tratada. Mientras que algunos ratones respondieron bien a la inmunoterapia sola, con la droga paralizando ambos tumores, ninguno sobrevivió más de 49 días.
El grupo tratado tanto con la inmunoterapia como con la fototerapia con nanoestrellas de oro salió mucho mejor, con dos de los cinco ratones sobreviviendo más de 55 días.
"Cuando muere un tumor, libera partículas que hacen que el sistema inmunológico ataque los remanentes, ", dijo Vo-Dinh." Al destruir el tumor primario, activamos el sistema inmunológico contra las células cancerosas restantes, y la inmunoterapia les impidió esconderse ".
El tratamiento combinado funcionó tan bien que, en un poco de sorpresa un ratón sigue vivo casi un año sin recurrencia del cáncer. Incluso un mes después, cuando los investigadores inyectaron más células cancerosas, el sistema inmunológico del ratón los atacó y destruyó sin ningún problema, lo que indica un efecto de vacuna en el ratón curado.
"Este es nuestro objetivo, nuestro sueño, "dijo Vo-Dinh.
Si bien los investigadores realizaron este experimento de prueba de concepto con una pequeña cantidad de ratones, los resultados son alentadores. Los investigadores de Duke ahora planean hacer un seguimiento con cohortes más grandes y trabajar con otros investigadores clínicos para probar el tratamiento en modelos de cerebro de ratón. cáncer de mama y pulmón.
