Publicaron su trabajo en ACS Nano . También presentaron una solicitud provisional para patentar la tecnología descrita en el estudio.

"Desarrollamos una nanopartícula GPS que puede encontrar el sitio donde se necesita", dijo el autor correspondiente Dipanjan Pan, profesor de Nanomedicina Dorothy Foehr Huck &J. Lloyd Huck y profesor de ingeniería nuclear y de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State. .

"Una vez allí, y sólo allí, puede administrar proteínas de edición de genes para evitar que las células cancerosas se propaguen. Fue una tarea difícil, pero demostramos que el sistema funciona para los cánceres de mama de tipo basal".

Al igual que los cánceres de mama triple negativos, los cánceres de mama de tipo basal pueden ser menos prevalentes que otros cánceres de mama, pero pueden ser mucho más difíciles de tratar, en gran parte porque carecen de los tres objetivos terapéuticos que se encuentran en otros cánceres de mama. También tienden a ser tumores agresivos, de rápido crecimiento y que desprenden células que se diseminan a otras partes del cuerpo. Esas células pueden sembrar tumores adicionales, un proceso llamado metástasis.

"La metástasis es un gran desafío, especialmente en cánceres como el cáncer de mama triple negativo y el tipo basal", dijo Pan. "El cáncer puede ser difícil de detectar y no aparece durante una mamografía de rutina, y afecta principalmente a la población más joven o afroamericana que tal vez no esté recibiendo atención preventiva todavía. El resultado puede ser muy, muy pobre, por lo que hay una clara Necesidad clínica insatisfecha de tratamientos más eficaces cuando el cáncer no se detecta lo suficientemente temprano".

El equipo fabricó una nanopartícula de caballo de Troya, disfrazándola con moléculas grasas especialmente diseñadas que parecen lípidos naturales y llenándola de moléculas CRISPR-Cas9. Estas moléculas pueden apuntar al material genético de una célula, identificar un gen particular y derribarlo o hacerlo ineficaz. En este caso, el sistema se centró en la caja c1 de la cabeza de la horquilla humana (FOXC1), que participa en la instigación de la metástasis.

Pan describió los lípidos diseñados como "zwitteriónicos", lo que significa que tienen una carga casi neutra en la capa de la nanopartícula. Esto evita que el sistema inmunológico del cuerpo ataque la nanopartícula (porque está disfrazada de una molécula normal y no amenazante) y puede ayudar a liberar la carga útil, pero solo cuando los lípidos reconocen el entorno de pH bajo de la célula cancerosa.

Para garantizar que los lípidos solo se activen a ese pH bajo, los investigadores los diseñaron para cambiar sus cargas a positivas una vez que ingresan al microambiente más ácido del tumor, lo que desencadena la liberación de la carga útil.

Pero el cuerpo es un lugar enorme, entonces, ¿cómo podrían los investigadores garantizar que la carga útil de CRISPR-Cas9 llegara al objetivo correcto? Para garantizar que la nanopartícula se uniera a las células correctas, adhirieron una molécula de adhesión de células epiteliales (EpCAM), que se sabe que se adhiere a células de cáncer de mama de tipo basal.

"Nadie ha intentado nunca atacar una célula de cáncer de mama de tipo basal con un sistema de administración sensible al contexto que pueda desactivar genéticamente el gen de interés", dijo Pan. "Somos los primeros en demostrar que se puede hacer".

Otros han desarrollado sistemas de administración viral, secuestrando una partícula de virus para llevar el tratamiento a las células, y sistemas de administración no virales, utilizando nanopartículas. La diferencia, dijo Pan, para el enfoque de su equipo es que el lípido de superficie está diseñado para responder solo en el entorno objetivo, lo que reduce el potencial de entrega fuera del objetivo y daño a las células sanas.

Además, añadió, dado que el cuerpo no considera que los lípidos sean una amenaza, hay menos posibilidades de que se produzca una respuesta inmune, lo cual validaron en sus experimentos.

El equipo probó por primera vez el enfoque en células humanas de cáncer de mama triple negativo, validando que la nanopartícula desplegaría el sistema CRISPR/Cas9 en el entorno correcto. Confirmaron que la nanopartícula podría encontrar su camino hasta un tumor en un modelo de ratón, desplegar el sistema y derribar con éxito FOXC1.

A continuación, dijo Pan, los investigadores planean continuar probando la plataforma de nanopartículas con el objetivo final de aplicarla clínicamente en humanos.

"También estamos explorando de qué otra manera podríamos aplicar la tecnología de la plataforma", dijo Pan. "Podemos personalizar las moléculas de la superficie, la carga útil que transportan y utilizarlas para fomentar la curación en otras áreas. Esta plataforma tiene mucho potencial".