Las nanopartículas suelen ser demasiado grandes para penetrar en algunos tipos de tejidos (arriba). La nueva nanomáquina de los investigadores es mucho más pequeña, por lo que puede atravesar estos tejidos (abajo). Crédito:© 2019 Kanjiro Miyata
En un estudio reciente en ratones, Los investigadores encontraron una manera de administrar medicamentos específicos a partes del cuerpo a las que es excepcionalmente difícil acceder. Su catiómero de bloque en forma de Y (YBC) se une con ciertos materiales terapéuticos formando un paquete de 18 nanómetros de ancho. El paquete tiene menos de una quinta parte del tamaño de los producidos en estudios anteriores, para que pueda atravesar huecos mucho más pequeños. Esto permite que los YBC atraviesen estrechas barreras en los cánceres de cerebro o páncreas.
La lucha contra el cáncer se libra en muchos frentes. Un campo prometedor es la terapia génica, que se dirige a las causas genéticas de las enfermedades para reducir su efecto. La idea es inyectar un fármaco a base de ácido nucleico en el torrente sanguíneo, típicamente ARN interferente pequeño (ARNip), que se une a un gen específico que causa un problema y lo desactiva. Sin embargo, El ARNip es muy frágil y debe protegerse dentro de una nanopartícula o se descompone antes de alcanzar su objetivo.
"El ARNip puede desactivar expresiones genéticas específicas que pueden causar daño. Son la próxima generación de biofarmacéuticos que podrían tratar diversas enfermedades intratables, incluido el cáncer, "explicó el profesor asociado Kanjiro Miyata de la Universidad de Tokio, quienes supervisaron conjuntamente el estudio. "Sin embargo, El ARNip se elimina fácilmente del cuerpo por degradación o excreción enzimática. Claramente, se requería un nuevo método de entrega ".
Ahora, las nanopartículas tienen aproximadamente 100 nanómetros de ancho, una milésima del grosor del papel. Esto es lo suficientemente pequeño como para permitirles acceso al hígado a través de la pared de los vasos sanguíneos con fugas. Sin embargo, algunos cánceres son más difíciles de alcanzar. El cáncer de páncreas está rodeado de tejidos fibrosos, y cánceres en el cerebro por células vasculares estrechamente conectadas. En ambos casos, los espacios disponibles son mucho más pequeños que 100 nanómetros. Miyata y sus colegas crearon un portador de ARNip lo suficientemente pequeño como para deslizarse a través de estos espacios en los tejidos.
La nanomáquina de los investigadores tiene poco menos de 20 nanómetros (nm), alrededor del tamaño de un transistor de microchip. Crédito:© 2019 Kanjiro Miyata
"Usamos polímeros para fabricar una nanomáquina pequeña y estable para la administración de medicamentos de ARNip a los tejidos cancerosos con una barrera de acceso ajustada, ", dijo Miyata." La forma y la longitud de los polímeros componentes se ajusta con precisión para unirse a ARNip específicos, por lo que es configurable ".
La nanomáquina del equipo se llama catiómero de bloque en forma de Y, ya que las moléculas de dos componentes de materiales poliméricos están conectadas en una formación en forma de Y. El YBC tiene varios sitios de carga positiva que se unen a cargas negativas en el ARNip. El número de cargas positivas en YBC se puede controlar para determinar a qué tipo de ARNip se une. Cuando YBC y siRNA están unidos, se denominan complejo de poliiones unitarios (uPIC), que tienen un tamaño inferior a 20 nanómetros.
"Lo más sorprendente de nuestra creación es que los polímeros componentes son tan simples, sin embargo, uPIC es tan estable, "concluyó Miyata." Ha sido un gran pero valioso desafío durante muchos años desarrollar sistemas de administración eficientes para fármacos de ácidos nucleicos. Son los primeros días pero espero ver algún día el progreso de esta investigación en ratones para ayudar a tratar a las personas con cánceres difíciles de tratar ".
Imágenes de microscopio de barrido láser de vasos sanguíneos en un ratón después del tratamiento. Crédito:© 2019 Kanjiro Miyata
El estudio se publica en Comunicaciones de la naturaleza .