Uno de los desafíos clave en el desarrollo de Los tratamientos dirigidos contra el cáncer es la heterogeneidad de las propias células cancerosas. Esta variación dificulta que el sistema inmunológico reconozca, responder y luchar activamente contra los tumores. Ahora, sin embargo, Los nuevos avances en nanotecnología están haciendo posible ofrecer objetivos, "vacunas" personalizadas para tratar el cáncer.

Un nuevo estudio publicado el 2 de octubre, 2020 en Avances de la ciencia , demuestra el uso de estructuras organometálicas a nanoescala cargadas para generar radicales libres utilizando rayos X dentro del tejido tumoral para matar las células cancerosas directamente. Es más, se pueden usar los mismos marcos para administrar moléculas de señalización inmunológica conocidas como PAMP para activar la respuesta inmunitaria contra las células tumorales. Al combinar estos dos enfoques en una "vacuna de fácil administración, "Esta nueva tecnología puede proporcionar la clave para un mejor tratamiento local y sistémico de cánceres difíciles de tratar.

En una colaboración entre el Grupo Lin en el Departamento de Química de la Universidad de Chicago y el Laboratorio Weichselbaum en Medicina de la Universidad de Chicago, el equipo de investigación combinó la experiencia de la química inorgánica y la biología del cáncer para abordar el desafiante problema de apuntar y activar adecuadamente una respuesta inmune innata contra el cáncer. Este trabajo aprovechó las propiedades únicas de los marcos organometálicos a nanoescala, o nMOF:estructuras a nanoescala construidas a partir de unidades repetidas en una formación de celosía que son capaces de infiltrar tumores.

Estos nMOF se pueden irradiar con rayos X para generar altas concentraciones de radicales libres de oxígeno, matar las células cancerosas directamente y producir antígenos y moléculas inflamatorias que ayudan al sistema inmunológico a reconocer y limpiar las células cancerosas, muy parecido a una vacuna. Su estructura enrejada también hace que los nMOF sean transportadores ideales para administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores. Hasta ahora, sin embargo, Ha sido difícil activar las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas necesarias para eliminar los tumores cancerosos.

En este nuevo estudio, los investigadores afinaron aún más su enfoque. Esta vez, generaron un nuevo tipo de estructura de nMOF que podría cargarse con fármacos conocidos como patrones moleculares asociados a patógenos, o PAMP. Ahora, cuando los nMOF se aplicaron a tumores cancerosos, irradiar el tejido tuvo un doble efecto:activó los nMOF para matar las células cancerosas locales para producir antígenos contra el tumor y liberaron los PAMP, que luego desencadenó una activación mucho más fuerte de la respuesta inmune a los antígenos tumorales. Este golpe doble fue capaz de matar células cancerosas de colon y páncreas con alta eficacia, incluso en modelos tumorales altamente resistentes a otros tipos de inmunoterapia.

En otros experimentos con ratones, los investigadores vieron que podían extender los efectos de los nMOF incluso a tumores distantes con la aplicación de inhibidores de puntos de control, proporcionando nuevas esperanzas para el tratamiento del cáncer tanto a nivel local como sistémico con este enfoque.

"Al incluir la entrega de PAMP con los nMOF, esta es la primera vez que pudimos mejorar realmente la respuesta inmune a los antígenos, "dijo el autor principal Wenbin Lin, Doctor., el profesor de química James Franck e investigador principal de inmunología tumoral en el Centro de Cáncer Ludwig en UChicago. "Esto es completamente diferente de todos nuestros estudios anteriores porque hemos demostrado que los nMOF más los PAMP pueden afectar todos los aspectos necesarios para activar el sistema inmunológico. Podemos usar esta nanoformulación para permitir vacunas personalizadas contra el cáncer que funcionarán en cualquier paciente. , porque esta estrategia no estará sujeta a la heterogeneidad que vemos entre los diferentes pacientes ".

Los efectos del tratamiento fueron tan pronunciados que los investigadores están ansiosos por llevar la tecnología a los ensayos clínicos. donde ya se están probando otras versiones de la tecnología nMOF, con resultados prometedores hasta ahora.

"La brillantez de este sistema es doble, "dijo el coautor Ralph Weichselbaum, MARYLAND, el Profesor de Servicio Distinguido Daniel K. Ludwig de Oncología Radioterápica y Celular y Director del Departamento de Oncología Radioterápica y Celular de la UChicago. "Primero, puede mejorar el control del tumor local aumentando el poder de destrucción de los rayos X. Segundo, si bien ha habido interés en utilizar radiación para estimular la respuesta inmunitaria para combatir el cáncer, ha resultado ser más difícil de lo que pensábamos. En este caso, los nMOF son capaces de activar los sistemas inmunitarios innato y adaptativo, lo que hace que esta tecnología sea muy prometedora para el tratamiento del cáncer en la clínica ".

Ya mirando hacia los próximos pasos, los investigadores están trabajando para perfeccionar la tecnología. "Estamos refinando el diseño del nMOF y su entrega de los PAMP, en preparación para probarlo en humanos, ", dijo Lin." Realmente estamos trabajando para acercarnos a la mejor formulación para poder llevar esto a los ensayos clínicos, con suerte en los próximos dos o tres años, o incluso antes ".

El equipo acredita la naturaleza interdisciplinaria y colaborativa de UChicago y el campus de Hyde Park de la Universidad de Chicago Medicine por crear un espacio donde la química y la biología del cáncer se han combinado para producir una terapia potencial tan prometedora. así como el apoyo que han recibido de Ludwig Cancer Research en el camino.

"Desde la concepción de este proyecto y su financiación hasta comenzar con ensayos clínicos en los que podemos probar la tecnología en ensayos clínicos y obtener datos reales de pacientes, todo este trabajo se ha realizado aquí mismo en UChicago, ", dijo Weichselbaum." Realmente estamos pasando de descubrir algo en el laboratorio a probarlo junto a la cama ".