Nanopartículas novedosas con potencial para mejorar la terapia de tumores profundos

Esquemas de la síntesis y estructura de las nanopartículas. En el último paso de la modificación de la superficie, se agregan fotosensibilizadores para implementar la terapia fotodinámica, así como moléculas que se dirigen al tumor. En el extremo derecho, se representa el funcionamiento de la nanopartícula. Muestra el principio de imágenes de luminiscencia de conversión ascendente (UCL) bajo irradiación de luz NIR, así como la combinación sinérgica activada por rayos X de radioterapia y terapia fotodinámica, monitoreada con imágenes de luminiscencia roja. Crédito:UVA/HIMS

Los investigadores Dr. Yansong Feng y Prof. Hong Zhang del Instituto Van 't Hoff de Ciencias Moleculares de la Universidad de Amsterdam (UvA) han diseñado y sintetizado nuevas nanopartículas multifuncionales de múltiples capas que permiten una combinación de radioterapia y terapia fotodinámica. para tejido canceroso profundo. Una evaluación preclínica inicial de las partículas ha demostrado su potencial terapéutico. Una patente está pendiente y la universidad ahora está buscando socios para un mayor desarrollo o licencia.

La novedad de las nanopartículas es que permiten combinar radioterapia y terapia fotodinámica utilizando únicamente rayos X. Las partículas también facilitan la obtención de imágenes del tejido profundo, lo que permite la orientación guiada por imágenes de la terapia combinada.

Terapia combinada

En la terapia fotodinámica, la luz visible se usa para activar fotosensibilizadores que liberan especies de oxígeno radicales para destruir las células cancerosas. Ataca diferentes partes de una célula cancerosa en comparación con la radioterapia convencional que utiliza rayos X. El uso combinado de ambas terapias mejora la destrucción del tejido tumoral y, a menudo, reduce la dosis de rayos X requerida. Sin embargo, debido a que la terapia fotodinámica se activa con la luz, es difícil usarla para tratar el tejido canceroso ubicado en el interior del cuerpo. Para ello se requiere un procedimiento invasivo como la endoscopia con fibra óptica. Con los rayos X no hay tal problema. Penetran fácilmente en el cuerpo y se enfocan de tal manera que pueden hacer su trabajo devastador en el sitio del tumor.

Mediante el diseño de nanopartículas que pueden emitir luz visible tras la radiación con rayos X, los investigadores de UvA ahora han encontrado una manera de aplicar la terapia fotodinámica en lugares profundos sin procedimientos invasivos. Las partículas fueron desarrolladas durante el Ph.D. investigación del Dr. Yansong Feng, supervisada por el Prof. Hong Zhang en el grupo de investigación de Fotónica Molecular de la UvA.

Impresión artística de la aplicación de una nanopartícula multicapa de 20 nanómetros para la terapia de tejido canceroso profundo. Cuando se inyectan en el cuerpo, las partículas se adhieren al sitio del tumor y ayudan en la localización y la terapia. Crédito:Universidad de Ámsterdam

Orientación guiada por imágenes

La nanopartícula consta de un núcleo rodeado por dos capas externas. La capa más externa es capaz de centellear, un proceso que convierte los rayos X en luz visible y, por lo tanto, permite la terapia fotodinámica en cualquier lugar accesible mediante radioterapia. La segunda capa es una capa amortiguadora que aísla energéticamente la capa centelleante del núcleo de nanopartículas. En el núcleo mismo, los investigadores implementaron otra función importante para mejorar la terapia. Es capaz de aumentar la luminiscencia, lo que significa que puede cambiar la frecuencia de la luz. Los investigadores ajustaron la conversión ascendente de tal manera que la nanopartícula emite una luz roja visible al iluminarse con radiación infrarroja cercana (NIR) o rayos X. De esta forma han planteado de manera efectiva la posibilidad de la terapia guiada por imágenes. En la iluminación con NIR, que tiene una profundidad de penetración relativamente larga, las partículas se iluminan en un color rojo fuerte y así revelan la ubicación del tumor. El núcleo sigue emitiendo luz roja durante la radioterapia con rayos X, aunque a menor intensidad. La luz roja emitida no interfiere con la terapia fotodinámica.

Resultados de las pruebas de supresión tumoral en ratones. Las dos líneas anteriores indican la importancia de los rayos X en este enfoque, ya que no hay efectos obvios de supresión del tumor ni con la inyección de la solución de nanopartículas ni con una solución salina tamponada con fosfato inofensiva. Las dos líneas en la parte inferior indican la eficacia de las nanopartículas:cuando se exponen a los rayos X, dan como resultado un volumen tumoral considerablemente reducido en comparación con el grupo inyectado con la solución tampón. Crédito:UVA/HIMS

Evaluación preclínica positiva

Como prueba de principio, los investigadores estudiaron el rendimiento de las nanopartículas en estudios de tratamiento del cáncer con cultivos celulares (in vitro) y ratones (in vivo). Esto proporcionó una indicación clara de la seguridad y el potencial terapéutico de las partículas.

En cooperación con Innovation Exchange Amsterdam (IXA, la oficina de transferencia de tecnología de la universidad), los investigadores ahora están buscando licenciatarios y/o socios para desarrollar aún más este nuevo enfoque en una aplicación comercialmente viable, que incluiría la finalización de ensayos preclínicos y una mayor entrada en ensayos clínicos completos. Esto sería fundamental para establecer la seguridad de las nanopartículas, su facilidad de uso, su desempeño durante la terapia y la eficacia general de su aplicación. + Explora más