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Quimioterapia de un solo disparo
Un solo tratamiento de nanopartículas que contienen fármacos destruye eficazmente los tumores de cáncer de próstata en ratones, según experimentos de investigadores del MIT y la Escuela de Medicina de Harvard. Este enfoque podría conducir a tratamientos poderosos sin los efectos secundarios asociados con la terapia del cáncer, dicen los científicos.
Hicimos una sola inyección de las partículas y luego seguimos el tumor durante los siguientes 109 días, y demostramos que básicamente teníamos una eliminación completa del tumor, dice Omid Farokhzad, profesor asistente de anestesia en la Escuela de Medicina de Harvard, quien, junto con Robert Langer, profesor de ingeniería química en el MIT, dirigió la investigación. Debido a que la FDA ya aprobó los ingredientes utilizados para fabricar el sistema de medicamentos de nanopartículas para otros fines, los investigadores esperan obtener una rápida aprobación para probar la nueva tecnología en humanos. Los resultados se publicaron esta semana en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
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Debido a que muchos pacientes se someten a exámenes periódicos de detección del cáncer de próstata, los médicos descubren y tratan cada vez más la enfermedad en una etapa temprana, cuando todavía se limita a tumores únicos. En esta etapa, una sola inyección de materiales radiactivos directamente en el tumor puede ser un tratamiento eficaz que mata el tumor durante varios meses. Pero este tratamiento tiene efectos secundarios, como disfunción eréctil, en aproximadamente el 40 por ciento de los pacientes, dice Farokhzad. La cirugía, otra opción, tiene riesgos de complicaciones. Para el cáncer en etapa avanzada, la quimioterapia es una opción, pero también tiene efectos secundarios y requiere muchas dosis.
Los investigadores creen que las nanopartículas deberían proporcionar la ventaja de la terapia de un solo uso de la radiación, pero sin los efectos secundarios, en parte porque las partículas administran medicamentos específicamente al interior de las células cancerosas, evitando dañar el tejido sano.
Para fabricar las nanopartículas, los investigadores mezclan un medicamento contra el cáncer de próstata (docetaxel) y polímeros que ya están aprobados por la FDA (uno de ellos se usa para suturas). El polímero formó esferas con las drogas atrapadas en su interior. Luego, los investigadores unen químicamente piezas de ARN, llamadas aptámeros, a la superficie de las esferas. El ARN se pliega en formas que encajan en estructuras complementarias en la superficie de las células de cáncer de próstata.
En los experimentos con ratones, los investigadores permitieron que los tumores crecieran hasta un cierto tamaño antes de inyectar las nanopartículas específicas, o una de una variedad de sustancias de control, directamente en el tumor. En los controles que utilizaron solución salina, nanopartículas de polímero sin el fármaco o el fármaco solo, casi todos los ratones murieron durante el experimento. Por el contrario, todos los ratones inyectados con las nanopartículas específicas sobrevivieron y, en la mayoría de los casos (cinco de siete), los tumores desaparecieron.
Una clave de la eficacia de las nanopartículas es la capacidad de sus cadenas de ARN para unirse a la membrana de una célula cancerosa. Luego, la celda empuja las partículas hacia adentro. Tener las partículas dentro de la célula tiene dos ventajas: lleva el fármaco donde debe estar para matar las células y disminuye la concentración del fármaco fuera de las células cancerosas, lo que reduce la toxicidad para el tejido sano. El hecho de que el polímero libere el fármaco gradualmente también ayuda: el fármaco se libera durante las horas o los días que tardan las partículas en llegar a las células, donde continúa liberándose, matando las células.
Por el contrario, cuando el fármaco se inyecta en el tumor sin estar encapsulado dentro de las partículas, tiene poco efecto y el tumor continúa creciendo. Aparentemente, el fármaco se difunde fuera del área del tumor antes de que pueda matar todas las células cancerosas.
Los primeros ensayos de toxicidad de las nanopartículas podrían comenzar en dos años, si se realizan más estudios en animales, dice Farokhzad.
La tecnología de administración de fármacos es parte de un esfuerzo mayor de los investigadores para utilizar la nanotecnología para revolucionar el tratamiento del cáncer. Joseph DeSimone, profesor de química e ingeniería química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad Estatal de Carolina del Norte, por ejemplo, ha comenzado recientemente ensayos con ratones utilizando sus propias nanopartículas basadas en polímeros para la administración de fármacos. Médico de la Universidad de Michigan James Baker Las nanopartículas basadas en estructuras altamente ramificadas llamadas dendrímeros también han mostrado éxito contra el cáncer en roedores.
Los investigadores del MIT-Harvard también están trabajando para abordar el cáncer de páncreas y, finalmente, el cáncer de mama y las enfermedades cardiovasculares. Henry Brem, neurocirujano y director del departamento de neurocirugía de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, quisiera adaptar las nanopartículas para el cáncer de cerebro, especialmente para el tratamiento de tumores difíciles de alcanzar con cirugía. No afectará al cerebro, solo afectará a las células tumorales. Inyectarlo en los tumores y erradicarlos sería un gran paso adelante para la oncología neuronal. Si pudiéramos conseguirlo, lo haríamos mañana, en el laboratorio, dice.
Eventualmente, los investigadores del MIT-Harvard esperan diseñar nanopartículas que puedan inyectarse en el torrente sanguíneo, desde las cuales puedan buscar células cancerosas en cualquier parte del cuerpo, lo que hará posible tratar el cáncer metastatizado en etapa tardía. Aunque esto representa un pequeño porcentaje de pacientes que realmente tienen la enfermedad, estos son los que no tienen una opción terapéutica disponible para ellos, dice Farokhzad. Entonces, la idea de tener nanopartículas que puedan circular por el cuerpo, encontrar células cancerosas y matarlas, es muy, muy atractiva.
Para ello, están generando bibliotecas de nanopartículas de varios tamaños con diferentes propiedades químicas y uniones moleculares, que probarán in vitro e in vivo para identificar aquellas que son más efectivas para encontrar y destruir células cancerosas sin que se alojen en órganos sanos.