Investigadores de la Universidad de Toronto han desarrollado una nueva teoría para explicar cómo las nanopartículas entran y salen de los tumores que deben tratar, reescribiendo potencialmente la comprensión de la nanomedicina contra el cáncer que ha guiado la investigación durante casi cuatro décadas.
El efecto de Permeabilidad y Retención Mejoradas (EPR), un concepto en gran medida indiscutido desde mediados de la década de 1980, postula que las nanopartículas ingresan a un tumor desde el torrente sanguíneo a través de espacios entre las células endoteliales que recubren sus vasos sanguíneos y luego quedan atrapadas en el tumor debido a vasos linfáticos disfuncionales.
"El aspecto de retención de la teoría EPR depende de que la cavidad del vaso linfático sea demasiado pequeña para que salgan las nanopartículas, lo que ayuda a que las nanopartículas que transportan medicamentos contra el cáncer permanezcan en los tumores", dijo Matthew Nguyen, Ph.D. estudiante del Instituto de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y del Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular,
"Pero descubrimos que alrededor del 45 por ciento de las nanopartículas que se acumulan en los tumores terminarán saliendo de ellos".
Nguyen, miembro del laboratorio del profesor Warren Chan, es el autor principal de un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Nature Materials. que desafía la teoría de larga data. Los hallazgos de los investigadores ayudan a explicar por qué los tratamientos basados en el efecto EPR están fallando en los ensayos clínicos, basándose en investigaciones anteriores del laboratorio Chan que mostraron que menos del uno por ciento de las nanopartículas realmente llegan a los tumores.
Los investigadores descubrieron que, a diferencia del efecto EPR, las nanopartículas pueden salir de los tumores a través de sus vasos linfáticos. El método de salida de una nanopartícula depende de su tamaño:las más grandes (de 50 a 100 nanómetros de ancho) tienen más probabilidades de salir a través de los vasos linfáticos de los tumores, y las más pequeñas (de hasta 15 nanómetros de ancho) tienen más probabilidades de salir a través de los vasos linfáticos que rodean los tumores. los tumores.
En casos raros, las nanopartículas saldrán a través de los vasos sanguíneos.
La salida de las nanopartículas de los tumores se produce a través de espacios en las paredes de los vasos linfáticos y vesículas de transporte que las transportan a través de estas paredes. Los investigadores demostraron que las nanopartículas volverán a ingresar al torrente sanguíneo después del drenaje linfático y plantearon la hipótesis de que estas nanopartículas eventualmente regresarán al tumor para tener otra oportunidad de tratarlo.
Refutar el efecto EPR no fue tarea fácil. El laboratorio Chan pasó seis años trabajando para comprender por qué las nanopartículas no se acumulan eficazmente en los tumores. Antes de este estudio, el laboratorio se centró en primer lugar en cómo las nanopartículas ingresan a los tumores. A través de este y otros estudios, el laboratorio desarrolló una teoría competitiva sobre el efecto EPR, llamada principio de retención y transporte activo (ATR).
Nguyen señaló que el campo de la nanomedicina ha evolucionado desde la publicación del estudio de entrada de nanopartículas en 2020. "Recibimos más rechazo de otros investigadores sobre ese estudio en comparación con este", dijo. "La gente ha empezado a aceptar que el efecto EPR es defectuoso."
Dado que casi la mitad de las nanopartículas acumuladas salen de los tumores, principalmente a través de los vasos linfáticos, futuras investigaciones podrían abordar este problema mediante tratamientos con nanopartículas que impidan el drenaje linfático.
"Estamos entusiasmados de tener una mejor comprensión del proceso de administración de tumores con nanopartículas", dijo Chan. "Los resultados de estos estudios fundamentales sobre la entrada y salida de nanopartículas serán importantes para diseñar nanopartículas para tratar el cáncer".
Los hallazgos del estudio, si se aplican en todo el campo de la nanomedicina contra el cáncer, prometen una nueva dirección para mejorar nuestra comprensión de cómo se pueden utilizar las nanopartículas para tratar tumores.
"Tratar de trasladar la nanomedicina contra el cáncer a la clínica es como trabajar con una caja negra:algunos medicamentos funcionan, otros no, y es difícil saber por qué", afirmó Gang Zheng, director asociado de investigación del Centro Oncológico Princess Margaret y profesor de biofísica médica en la Facultad de Medicina Temerty de la U of T que no participó en el estudio.
"La dedicación de Chan para comprender mejor los mecanismos de absorción y salida de nanopartículas está arrojando luz sobre estos procesos para ayudar a que nuestros esfuerzos de traducción sean más eficientes y exitosos".
Más información: Luan N. M. Nguyen et al, La salida de nanopartículas de tumores sólidos, Nature Materials (2023). DOI:10.1038/s41563-023-01630-0
Información de la revista: Materiales naturales
Proporcionado por la Universidad de Toronto
