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Nueva nano arma contra el cáncer
Una nueva clase de nanopartículas especialmente diseñadas que pueden apuntar, crear imágenes y destruir células tumorales podría ser un arma potente contra el cáncer. El nuevo sistema de nanoingeniería, diseñado por médico e investigador James Baker y sus colegas de la Universidad de Michigan, contiene nanopartículas de oro con polímeros ramificados llamados dendrímeros que brotan de la superficie de la nanopartícula.
Nano arma: Una nanopartícula de oro envuelta en ramas de polímero en forma de árbol podría actuar como una herramienta multipropósito para combatir el cáncer. Los investigadores pueden unir ácido fólico (rosa) y un tinte fluorescente (verde) a la nanopartícula para identificar y captar tumores. Las células tumorales podrían destruirse con medicamentos contra el cáncer, que se adhieren a la partícula, y con láseres que calientan el oro.
Las partículas podrían usarse para lanzar un ataque múltiple contra tumores. Los brazos de dendrímero pueden transportar varias moléculas diferentes, incluidas moléculas que se dirigen a las células cancerosas, agentes de imágenes fluorescentes y medicamentos que ralentizan o matan las células. Una vez que se hayan acumulado suficientes nanopartículas dentro de las células cancerosas, los investigadores podrían matar los tumores utilizando láseres o luz infrarroja para calentar el oro ubicado dentro de los dendrímeros. Las nanopartículas podrían matar tumores combinando la terapia química y la fisioterapia, dice un investigador de la Universidad de Michigan. Xiangyang Shi , quien estuvo involucrado en el trabajo.
En un artículo publicado en la edición de julio de Pequeña , los investigadores demostraron cómo enfocar y obtener imágenes de las células cancerosas en una placa de laboratorio con las nuevas nanopartículas híbridas de oro y dendrímero. Engancharon cuatro o cinco moléculas de ácido fólico y colorante fluorescente a cada una de las ramas del dendrímero. Luego procesaron las partículas para eliminar cualquier carga superficial adicional, lo que puede hacer que los polímeros, que de otro modo serían seguros, fueran tóxicos.
Las células cancerosas tienen muchos más receptores de ácido fólico en su superficie que las células sanas. Las nanopartículas cargadas de ácido fólico se unieron a las células cancerosas humanas y las células las tragaron, junto con el ácido fólico. Las partículas, que tienen solo tres nanómetros de ancho, atraviesan fácilmente la membrana celular.
Usando un microscopio, los investigadores pudieron ver las partículas que se habían acumulado dentro de las células debido a las moléculas de tinte. El oro en la partícula mejoró el contraste lo suficiente como para que los investigadores vieran que las partículas se reunían dentro de las células en diminutas estructuras esféricas llamadas lisosomas. El objetivo, dice Baker, es producir partículas que se dirijan a los genes del cáncer dentro de las células. Uniría este material a, digamos, un oncogén en una célula y eliminaría el oncogén sin dañar nada más, dice.
Pero primero, los investigadores deberán demostrar que su material funciona dentro de los animales. Muchos otros grupos de investigación han desarrollado nanopartículas multifuncionales para buscar células cancerosas y administrar moléculas de imágenes y medicamentos. Cientos de materiales diferentes se están sometiendo ahora a pruebas: nanopartículas de oro, nanopartículas de sílice, capas de polímero y perlas de vidrio recubiertas de oro, por nombrar algunos. Para que funcione en humanos, cualquier nanoterapia contra el cáncer debe superar tres desafíos importantes: las nanopartículas deben apuntar solo a las células cancerosas; cualquier nanopartícula que no se acumule dentro de las células debe eliminarse del cuerpo; y las partículas no deberían desencadenar la respuesta inmunitaria del cuerpo.
El primer objetivo, dirigirse a los tumores, no ha sido fácil. La especificidad en la administración de fármacos ha sido históricamente un objetivo muy difícil de alcanzar, dice Mauro Ferrari, presidente del departamento de ingeniería biomédica del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Texas, en Houston. Debido a que las nuevas partículas tienen dendrímeros a los que los investigadores pueden unir diferentes moléculas de orientación, la técnica podría funcionar. Pero la verdadera prueba será hacerlo dentro del cuerpo. Apuntar a las células cancerosas se puede hacer de un millón de formas diferentes en el laboratorio, dice Ferrari. Pero traducir la técnica a animales y humanos ha resultado ser muy difícil.
Baker cree que los dendrímeros poliméricos deberían funcionar. En un estudio de 2005, su equipo de investigación mostró que las moléculas de dendrímero, sin oro en su interior, estaban cargadas con ácido fólico y un fármaco contra el cáncer dirigido específicamente a tumores humanos en ratones, y ralentizaban o mataban los tumores de forma más eficaz que el fármaco solo. Los investigadores ahora están probando las nuevas partículas híbridas de oro-dendrímero en ratones y esperan que las partículas sean tan efectivas como los dendrímeros simples.
El pequeño tamaño de las nuevas partículas debería garantizar su eliminación del cuerpo. Las partículas son más pequeñas que la mayoría de los otros sistemas de nanopartículas diseñados para la terapia del cáncer, según Baker, por lo que no deberían acumularse en órganos vitales como el riñón, el hígado o los pulmones. Pero su pequeño tamaño podría plantear otros problemas de seguridad. Dentro de animales o humanos, las nanopartículas podrían ingresar a otras células, dice Raoul Kopelman , profesor del Centro de Nanotecnología Biológica de la Universidad de Michigan, que no participó en el nuevo trabajo. Si se trata de animales o humanos, hay muchos tipos de células, dice Kopelman. ¿Entrarán en otras células como las células inmunes? Necesita ser probado.
El problema más importante a resolver, dice Ferrari, es cómo fabricar nanopartículas que puedan evitar sigilosamente los mecanismos de defensa naturales del cuerpo y llegar a los tumores. El cuerpo tiene tantas trampas explosivas que impiden que las drogas, las nanopartículas y todo lo que es extraño entre en algo de importancia en el cuerpo, dice. Si puede construir sobre la plataforma dendrímero la capacidad de atravesar barreras biológicas con gran eficiencia, entonces tenemos un gran avance.