El cáncer de pulmón es uno de los cánceres más comunes y tiene una de las tasas de supervivencia más bajas del mundo. Las citocinas, que son pequeñas proteínas de señalización, como la interleucina-12 (IL-12), han demostrado un potencial considerable como supresores de tumores potentes. Sin embargo, sus aplicaciones son limitadas debido a una multitud de efectos secundarios graves.
En un artículo publicado en Nature Nanotechnology , el profesor de ingeniería biomédica Ke Cheng y su grupo de investigación demostraron que el uso de nanoburbujas, llamadas exosomas, a través de un método de tratamiento por inhalación puede entregar directamente ARN mensajero (ARNm) de IL-12 a los pulmones. Los ARNm son los modelos para producir proteínas específicas que participan en una variedad de funciones celulares.
Si bien los científicos han utilizado anteriormente liposomas (pequeñas partículas a base de grasa) o nanopartículas lipídicas (LNP) para administrar ARNm, este método tiene varios problemas, incluida la falta de localización en el tejido, donde las partículas no van a los órganos diana, y preocupaciones sobre la toxicidad potencial después de una exposición prolongada. Durante los últimos 15 años, el grupo de Cheng ha estado desarrollando exosomas para su uso como transportadores de fármacos superiores a los liposomas y LNP en indicaciones específicas.
Hasta ahora, los médicos sólo han podido utilizar la IL-12 para tratar el cáncer inyectándola directamente en el tumor o en el torrente sanguíneo. El laboratorio de Cheng descubrió que hacer que el paciente (en este caso, ratones) inhalara ARNm de IL-12 en exosomas no solo podría administrar IL-12 localmente concentrada en los pulmones, sino que también podría combatir mejor el cáncer con efectos secundarios mínimos.
El método de inhalación es más eficaz para generar concentraciones más altas de IL-12 justo donde se necesita que otras formas de administrar ARNm, como el uso de liposomas.
"Los exosomas generalmente se inyectan sistémicamente en el torrente sanguíneo", dijo Cheng. "En este nuevo estudio, demostramos que los exosomas inhalados pueden llegar eficientemente al pulmón y administrar una carga contra el cáncer de pulmón, el ARNm de IL-12. Este es un importante paso adelante en el avance del desarrollo de nuevos medicamentos inhalables para tratar el cáncer de pulmón, que tiene una de las tasas de supervivencia a cinco años más bajas del mundo."
La inhalación de nanoburbujas con el modelo IL-12 puede impulsar las células inmunes del pulmón, convirtiéndolas en poderosos defensores equipados para liberar sustancias que atacan directamente y destruyen las células tumorales. Además, la IL-12 ayuda a entrenar a estas células inmunitarias para que "recuerden" las características únicas de las células tumorales. Como resultado, si el tumor intenta atacar nuevamente, estas células inmunes bien informadas están listas para reconocer y eliminar el tumor rápidamente.
Además, estas células inmunitarias supercargadas pueden difundir sus nuevos conocimientos a otras células inmunitarias no entrenadas en todo el cuerpo, creando un ejército de defensores. Esto significa que incluso si las células tumorales intentan extenderse más allá de su ubicación original, como los pulmones, estas células inmunes preparadas pueden detectarlas y eliminarlas, ofreciendo un sistema de defensa en todo el cuerpo contra el cáncer.
Los ratones que inhalaron esta terapia demostraron supresión de tumores de pulmón, así como una mayor resistencia contra la repetición de tumores.
Esta estrategia se destaca como un potente sistema de administración de ARNm de IL-12 al microambiente pulmonar, dicen los investigadores, y combina simplicidad con eficacia contra tumores primarios y metástasis. En comparación con otros controles de nanopartículas, los exosomas aumentan la expresión de IL-12 con una toxicidad mitigada. Y es probable que los pacientes estén mucho más contentos con simplemente inhalar el fármaco en lugar de recibir inyecciones intratumorales.
El grupo de Cheng ahora está trabajando con oncólogos del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia para trasladar sus resultados a la clínica en beneficio de los pacientes con cáncer de pulmón.
Más información: Mengrui Liu et al, Administración de vesículas extracelulares inhalables de ARNm de IL-12 para tratar el cáncer de pulmón y promover la inmunidad sistémica, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01580-3
Proporcionado por la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia
