Unas nanopartículas atacan sigilosamente a las células cancerígenas

Publicado 09/11/2009 11:32


Los medicamentos incrustados dentro de polímeros especiales logran reducir los tumores de forma más efectiva.

En un pequeño centro de manufactura en Cambridge, Massachusetts, localizado en una calle poblada por diversas compañías de biotecnología, Greg Troiano trabaja con una serie de brillantes recipientes de metal de los que entran y salen diversos tubos de plástico. Los recipientes están diseñados para mezclar violentamente una mezcla de componentes químicos y crear precisas nanoestructuras. La tarea de Troiano, como director de desarrollo de procesos en la startup BIND Biosciences, es crear varios kilogramos de esta sustancia—una novedosa nanopartícula en la que se incluye un medicamento. La compañía espera que el nuevo sistema de distribución de medicamentos disminuya los efectos secundarios de la quimioterapia e incremente su efectividad a la hora de destruir el cáncer.

Los científicos de BIND han demostrado que sus nanopartículas—en las que no sólo se coloca el medicamento sino que también se insertan dentro de proteínas utilizadas para atacar el cáncer—pueden detener el crecimiento de los tumores de próstata, pecho y pulmón en roedores. BIND ha creado unas partículas capaces de permanecer en el flujo sanguíneo durante más de un día, incrementando las probabilidades de que el medicamento alcance al tejido que se tenga como objetivo. También están refinando un método para fabricar grandes volúmenes de este sistema de distribución basado en nanopartículas, como preparación para las pruebas clínicas de esta tecnología en pacientes de cáncer durante el año próximo.

El método de la compañía está basado en unos polímeros capaces de auto ensamblarse, desarrollados en el laboratorio de Robert Langer, profesor de ingeniería química en MIT y pionero dentro de la investigación de biomateriales. Langer fundó BIND en 2006 con Omid Farokhzad, un científico y médico en la Escuela de Medicina de Harvard y antiguo investigador de postdoctorado en el laboratorio de Langer.

“La idea de utilizar nanopartículas consiste en bajar la dosis y al mismo tiempo mantener la eficacia a la hora de reducir los efectos secundarios,” afirma Piotr Grodzinski, director de Nanotecnología para Programas de Cáncer en el Instituto Nacional del Cáncer, en Bethesda, Maryland. Grodzinski afirmó que en algunos casos las nanopartículas se podrían utilizar para incrementar la dosis y al mismo tiempo reducir la toxicidad. Esto es especialmente importante para los componentes quimioterapéuticos, que a menudo tienen que ser administrados en altas dosis y provocan graves efectos secundarios—tan graves que algunos pacientes eligen no pasar por el tratamiento.

Algunos de los medicamentos ya existentes y algunos otros en estado de desarrollo utilizan nanopartículas basadas en lípidos y otro tipo de tecnologías para extender el ciclo vital del medicamento dentro del flujo sanguíneo, permitiendo que una mayor cantidad del componente llegue al tejido a través de los vasos sanguíneos. Sin embargo ninguno ha logrado distribuir el medicamento a las células específicas y a la vez aumentar su tiempo de circulación.

El núcleo de la nanopartícula de BIND está hecho de unos polímeros biodegradables denominados como PLA (ácido poliláctico) y PLGA (ácido copoliláctico/ácido glicólico), que conservan el medicamento en cuestión dentro de una matriz molecular, permitiendo que se difumine lentamente. La capa exterior está hecha de glicol de polietileno, una molécula con propiedades muy parecidas a las del agua que permite que la nanopartícula no sea detectada por las proteínas y las células blancas (leucocitos) encargadas de comerse a los patógenos en la sangre. Esta capa de camuflaje también contiene unos péptidos diseñados para unirse a la célula que se quiere tratar, descargando así el contenido de la partícula.

Cuando los tres componentes se mezclan juntos y bajo condiciones químicas cuidadosamente controladas, las nanopartículas se forman espontáneamente. “Debido a que el auto ensamblaje no requiere el uso de numerosos y complejos procesos químicos, las partículas son muy sencillas de fabricar,” afirma Farokhzad. “Y las podemos fabricar a escala de kilogramos, algo que nadie ha logrado hasta ahora.” Con el resto de las nanotecnologías utilizadas para atacar objetivos específicos, primero se crea el núcleo de la nanopartícula y después se cubre con una capa del tipo de molécula que se tenga como objetivo, un proceso más complejo cuya repetición puede resultar difícil.


Siguiendo el mismo proceso de filtrado que utilizan los fabricantes de fármacos para encontrar las moléculas candidatas óptimas, los investigadores de BIND generaron cientos de versiones de las nanopartículas para cada medicamento y después las pusieron a prueba para ver cuáles eran capaces de sobrevivir en el flujo sanguíneo durante más tiempo, así como cuáles de entre todas ellas poseían las mejores capacidades para dirigirse a los tejidos. Mediante pequeñas variaciones en las concentraciones de cada uno de los tres componentes, los investigadores son capaces de generar partículas con distintos tamaños, cargas de superficie y concentraciones de moléculas sobre su superficie.

“Es un equilibrio muy delicado entre camuflaje y capacidad de alcanzar el objetivo,” afirma Jeff Hrkach, vicepresidente de ciencias farmacéuticas en BIND. “Si ponemos demasiada cantidad del ligando que se tiene como objetivo, la partícula será eliminada del flujo sanguíneo.” Aunque de forma tradicional los científicos han intentado empaquetar la mayor cantidad posible de este tipo de marcador en las nanopartículas para así mejorar su destreza a la hora de alcanzar el objetivo, Langer y Farokhzad descubrieron que es más efectivo utilizar una menor cantidad de estas moléculas.

Hasta ahora los científicos de BIND han puesto a prueba esta tecnología con 15 medicamentos contra el cáncer, enfermedades cardiovasculares y enfermedades inflamatorias distintas, aunque en primer lugar se están enfocando en los componentes quimioterapéuticos. Al poner a prueba las partículas con medicamentos en un grupo de ratones modificados para que posean células tumorales humanas, los investigadores demostraron que los animales tratados con las nanopartículas poseían una mayor concentración del medicamento dentro del tumor—hasta 20 veces más—12 horas después de la administración, en comparación con los animales que recibieron el medicamento sin enmascarar. La versión nanotécnica del medicamento también logró detener el crecimiento de los tumores de pecho, próstata y pulmón de forma más efectiva que el medicamento por sí solo, o que el medicamento suministrado mediante nanopartículas sin moléculas objetivo.

Los científicos de BIND también han logrado mejorar el tiempo de circulación desde tres a seis horas hasta 24 a 72 horas, según los resultados presentados el mes pasado en una conferencia dentro del Instituto Nacional del Cáncer. “Mostraron unos tiempos de circulación realmente impresionantes,” afirma Joseph DeSimone, químico de la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, y que no está involucrado con la compañía. “Daba la impresión de tener una duración mayor que muchas otras cosas sobre las que he leído.”

Para las pruebas previstas el año próximo con sujetos humanos, la compañía aún no ha especificado el tipo de cáncer o de medicamento quimioterapéutico que se va a utilizar. Sin embargo, la compañía está aumentando el proceso de manufactura para poder lograr fabricar una cantidad suficiente de partículas para las pruebas clínicas.

Además de los medicamentos ya existentes, BIND está trabajando con unas compañías farmacéuticas cuyos nombres no se han hechos públicos para determinar qué medicamentos candidatos, incluyendo aquellos que se hayan descartado por sus efectos secundarios problemáticos o por otros problemas, puede que acaben siendo mejorados o resucitados gracias al sistema de suministro con nanopartículas.

Fuente:

Technology Review

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