Dos hechos desafortunados sobre la quimioterapia:puede dañar tanto las células sanas como las cancerosas, y muchos objetivos terapéuticos permanecen dentro de las células cancerosas, lo que hace que sea más difícil alcanzarlas.
Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Binghamton se encuentran entre los que investigan el uso de nanovesículas derivadas de células para administrar agentes terapéuticos al interior de las células cancerosas con mayor precisión y eficiencia. Los pequeños sacos de proteínas, lípidos y ARN que las células secretan como método de comunicación intercelular podrían modificarse para transportar medicamentos.
"Estos nanoportadores tienen algunas propiedades excelentes", dijo Yuan Wan, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Thomas J. Watson. "Por ejemplo, se pueden obtener de cepas de células humanas, por lo que la respuesta inmunitaria es muy baja. Eso permite una biocompatibilidad óptima, por lo que evaden la eliminación inmunitaria y tienen una vida media sanguínea prolongada. El tiempo de circulación por el cuerpo tal vez sea 45 segundos, por lo que las nanovesículas cargadas con el medicamento pueden viajar de manera segura a los tumores muchas veces y los medicamentos tienen más posibilidades de ser absorbidos por las células cancerosas en comparación con los medicamentos que se introducen libremente en el cuerpo.
"Grandes cantidades de fármacos encapsulados pueden quedar bien protegidos y retenidos por las membranas lipídicas de las nanovesículas. Una vez que las células cancerosas absorben estas nanovesículas, las altas concentraciones de fármaco en el microambiente del tumor matan eficazmente a las células cancerosas. En comparación, los fármacos libres pueden difundirse rápidamente y luego se limpian Del cuerpo sólo una cantidad muy pequeña de fármaco llega a los tumores, lo que hace que la eficacia del tratamiento sea muy baja. Se puede aumentar la dosis, pero una dosis más alta también produce una alta toxicidad sistemática."
En su nuevo estudio, publicado en Nature Communications , el equipo de Binghamton experimentó con fracciones dirigidas y diseñó fusógenos virales, que son proteínas que facilitan la localización del cáncer y la fusión de membranas celulares.
Al identificar antígenos sobreexpresados o específicos del cáncer que se producen en células malignas y utilizar fracciones dirigidas y nanovesículas coequipadas con fusógeno, los medicamentos encapsulados se inyectan en las células cancerosas sin tocar las células sanas.
"La gente utiliza ampliamente nanoportadores conocidos como liposomas decorados con polímeros, y ya están aprobados por la FDA", dijo Wan. "Pero no son perfectos, porque no tienen ningún efecto contra el cáncer y pueden tener problemas de inmunogenicidad muy graves [que desencadenan una respuesta del sistema inmunológico]".
En 2021, Wan emprendió una investigación para probar vesículas extracelulares derivadas de plasma para diagnosticar si los nódulos pulmonares solitarios que se encuentran en los pulmones humanos son benignos o malignos. Otros métodos para determinar la malignidad tardan demasiado o son más invasivos.
Al aprovechar ese conocimiento, esta investigación actual pero separada aprovecha las nanovesículas para que funcionen para nosotros y sean específicas en sus efectos. Idealmente, los médicos podrían preparar estos grupos objetivo y nanovesículas coequipadas con fusogen para su uso en la administración de vacunas y la ingeniería genética de forma más segura.
En cuanto a lo que sigue, Wan dijo:"Necesitamos mostrar la eficacia de su tratamiento en modelos animales grandes y demostrar que no necesitamos una gran cantidad de estas vesículas porque tendremos la función de fusión de membranas. Si se reduce el número de vesículas y medicamentos que necesitas, bajas el coste del tratamiento y los efectos secundarios."
Más información: Lixue Wang et al, Ingeniería bioinspirada de fusogen y nanovesículas equipadas con grupos dirigidos, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-39181-2
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Binghamton
