Los péptidos forman espontáneamente nanoestructuras esféricas o parecidas a gusanos que pueden transformarse o descomponerse mediante enzimas sobreexpresadas en las células cancerosas. Controlando la forma y carga de las nanoestructuras, los científicos pueden predecir la tasa de interacción enzimática que se puede utilizar para la liberación controlada de fármacos. Crédito:Jiye Son, apareció originalmente en ACS Nano en línea.
Los científicos han buscado durante mucho tiempo desarrollar terapias con medicamentos que puedan diagnosticar con mayor precisión, apuntar y tratar eficazmente enfermedades potencialmente mortales como el cáncer, enfermedades cardiovasculares y autoinmunes. Un enfoque prometedor es el diseño de nanomateriales transformables que pueden circular por el cuerpo y proporcionar información de diagnóstico o liberar fármacos dirigidos con precisión en respuesta a las enzimas marcadoras de enfermedades. Gracias a un artículo recientemente publicado por investigadores del Advanced Science Research Center (ASRC) del Graduate Center de la City University of New York, Brooklyn College, y Hunter College, los científicos ahora tienen una guía de diseño que podría hacer avanzar rápidamente el desarrollo de tales nanomateriales.
En el papel, que aparece en línea en la revista ACS Nano , Los investigadores detallan los hallazgos de su trabajo ampliamente aplicables para caracterizar un nanomaterial que, de manera predecible, responder de forma específica y segura cuando detecta la sobreexpresión de la metaloproteinasa-9 de la matriz enzimática (MMP-9). MMP-9 ayuda al cuerpo a descomponer los materiales extracelulares innecesarios, pero cuando los niveles son demasiado altos, Desempeña un papel en el desarrollo del cáncer y varias otras enfermedades.
"Ahora, no existen reglas claras sobre cómo optimizar los nanomateriales para que respondan a MMP-9 de manera predecible, "dijo Jiye Son, autor principal del estudio y un Ph.D. del Centro de Graduados. estudiante que trabaja en uno de los laboratorios de la Iniciativa de Nanociencia de ASRC. "Nuestro trabajo describe un enfoque que utiliza péptidos cortos para crear nanoestructuras sensibles a las enzimas que se pueden personalizar para realizar acciones terapéuticas específicas, como solo apuntar a las células tumorales y activar la liberación de fármacos en las proximidades de estas células ".
Los investigadores diseñaron un péptido modular que se ensambla espontáneamente en nanoestructuras, y de manera predecible y confiable se transforma o se descompone en aminoácidos cuando entran en contacto con la enzima MMP-9. Los componentes diseñados incluyen un segmento cargado de la nanoestructura para facilitar su detección y compromiso con la enzima; un segmento escindible de la estructura para que pueda fijarse en la enzima y determinar cómo responder; y un segmento hidrófobo de la estructura para facilitar el autoensamblaje de la respuesta terapéutica.
"Este trabajo es un paso fundamental hacia la creación de nuevos vehículos de administración de fármacos inteligentes y métodos de diagnóstico con propiedades ajustables con precisión que podrían cambiar el aspecto del tratamiento y la gestión de enfermedades". ", dijo el director de la Iniciativa de Nanociencia de ASRC, Rein Ulijn, cuyo laboratorio está liderando el trabajo. "Si bien nos enfocamos específicamente en crear nanomateriales que pudieran detectar y responder a MMP-9, los componentes de nuestra guía de diseño pueden facilitar el desarrollo de nanomateriales que detectan y responden a otros estímulos celulares ".
Entre otros avances, el trabajo del equipo de investigación se basa en sus hallazgos anteriores, que mostró que los péptidos de aminoácidos pueden encapsularse y transformarse en depósitos fibrosos de fármacos al interactuar con MMP-9. El grupo está colaborando con científicos del Memorial Sloan Kettering y el Brooklyn College para utilizar sus hallazgos para crear una nueva terapia contra el cáncer.
