Una imagen de microscopio electrónico de las nanopartículas. La barra de escala es un micrómetro, o 0,001 milímetros. Crédito:Jason Gregory, Laboratorio Lahann, Universidad de Michigan
Una nueva nanopartícula de proteína sintética capaz de atravesar la barrera hematoencefálica casi impermeable podría administrar medicamentos que matan el cáncer directamente a los tumores cerebrales malignos. muestra una nueva investigación de la Universidad de Michigan.
El estudio es el primero en demostrar un medicamento intravenoso que puede atravesar la barrera hematoencefálica.
El descubrimiento, demostrado en ratones, podría permitir nuevas terapias clínicas para tratar el glioblastoma, la forma más común y agresiva de cáncer de cerebro en adultos, y uno cuya incidencia está aumentando en muchos países. La mediana de supervivencia actual de los pacientes con glioblastoma es de alrededor de 18 meses; la tasa de supervivencia promedio a 5 años es inferior al 5%.
En combinación con radiación, La terapia inyectada por vía intravenosa del equipo de la U-M condujo a una supervivencia a largo plazo en siete de cada ocho ratones. Cuando esos siete ratones experimentaron una recurrencia del glioblastoma, sus respuestas inmunes se activaron para prevenir el rebrote del cáncer, sin ningún medicamento terapéutico adicional u otros tratamientos clínicos.
"Todavía es un milagro para nosotros, "dijo Joerg Lahann, el profesor universitario Wolfgang Pauli de ingeniería química y coautor principal del artículo, que aparece en Comunicaciones de la naturaleza . "Donde esperaríamos ver algunos niveles de crecimiento tumoral, simplemente no se formaron cuando volvimos a desafiar a los ratones. He trabajado en este campo durante más de 10 años y no había visto nada como esto ".
Los hallazgos sugieren que la combinación del equipo de la U-M de fármacos terapéuticos y métodos de administración de nanopartículas no solo erradicó el tumor primario, pero resultó en memoria inmunológica, o la capacidad de reconocer y atacar más rápidamente las células cancerosas malignas restantes.
El proceso de fabricación de partículas comienza con una solución que contiene el medicamento contra el cáncer (dentro de la molécula púrpura), Molécula que dirige el tumor (anillo de puntos del arco iris), la proteína para cruzar la barrera hematoencefálica (cintas verde y roja), y las moléculas enlazadoras (pentágonos verdes) que ayudan a mantener todo unido. La solución pasa a través de una aguja de jeringa y entra en un campo eléctrico que la comprime en un cono. Desde la punta de ese cono, pequeñas gotas se esparcen. El líquido se evapora y las partículas se fusionan. Finalmente, una semana de curación a temperatura corporal completa la vinculación, y las partículas están listas para funcionar. Crédito:Jason Gregory, Laboratorio Lahann, Universidad de Michigan
"Este es un gran paso hacia la implementación clínica, "dijo María G. Castro, el profesor colegiado de neurocirugía R. C. Schneider y coautor principal del artículo. "Este es el primer estudio que demuestra la capacidad de administrar fármacos terapéuticos de forma sistémica, o por vía intravenosa, que también puede cruzar la barrera hematoencefálica para llegar a los tumores ".
Hace cinco años, Castro sabía cómo quería atacar el glioblastoma. Quería detener una señal que envían las células cancerosas, conocido como STAT3, para engañar a las células inmunes para que les otorguen un paso seguro dentro del cerebro. Si pudiera cerrar ese camino con un inhibidor, las células cancerosas quedarían expuestas y el sistema inmunológico podría eliminarlas. Pero no tenía forma de atravesar la barrera hematoencefálica.
Asistió a un taller en el Instituto Biointerfaces, que dirige Lahann, y los dos discutieron el problema. El equipo de Lahann comenzó a trabajar en una nanopartícula que podría transportar un inhibidor de STAT3 más allá de la barrera hematoencefálica.
Una proteína llamada albúmina de suero humano, que está presente en la sangre, es una de las pocas moléculas que pueden atravesar la barrera hematoencefálica, por lo que el equipo de Lahann lo utilizó como bloque de construcción estructural para sus nanopartículas. Usaron moléculas sintéticas para unir estas proteínas y luego unieron el inhibidor de STAT3 y un péptido llamado iRGD, que sirve como un dispositivo de localización de tumores.
En el transcurso de tres semanas, una cohorte de ratones recibió múltiples dosis de la nueva nanomedicina, extender la supervivencia media de los ratones a 41 días, desde los 28 días para los que no recibieron tratamiento. Tras ese éxito, el equipo realizó un segundo estudio con ratones utilizando el fármaco junto con el estándar actual de atención:radioterapia focalizada. Siete de los ocho ratones alcanzaron la supervivencia a largo plazo y parecían completamente libres de tumores. sin signos de malignidad, células tumorales invasivas.
Los investigadores dicen que se podrían adoptar sus nanopartículas de proteínas sintéticas, después de un mayor desarrollo y pruebas preclínicas, para administrar otros fármacos y terapias de moléculas pequeñas a los tumores de base sólida actualmente "no farmacológicos".
El papel, "Entrega sistémica de nanopartículas de proteínas sintéticas a tumores cerebrales para la terapia del glioblastoma, " aparece en Comunicaciones de la naturaleza .
