Las nanopartículas combaten el cáncer de cerebro

Investigadores del MIT han desarrollado una nueva nanopartícula para la administración de fármacos que podría ofrecer una mejor forma de tratar el glioblastoma. Las partículas, diseñadas para el tratamiento del glioblastoma, transportan dos fármacos diferentes. Atraviesan fácilmente la barrera hematoencefálica y se unen directamente a las células tumorales. Uno de los fármacos daña el ADN de las células tumorales, mientras que el otro interfiere en los sistemas que las células utilizan normalmente para reparar ese daño. En un estudio con ratones, los investigadores demostraron que las partículas podían reducir los tumores y evitar que volvieran a crecer.

“Lo que es único aquí es que no solo podemos utilizar este mecanismo para atravesar la barrera hematoencefálica y atacar los tumores de forma muy eficaz, sino que lo estamos utilizando para administrar esta combinación única de fármacos”, afirma Paula Hammond, profesora David H. Koch de Ingeniería, directora del Departamento de Ingeniería Química del MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integrativa del Cáncer del MIT. Hammond y Scott Floyd, antiguo investigador clínico del Instituto Koch y actualmente profesor asociado de oncología radioterápica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke, son los autores principales del artículo, publicado en Nature Communications. El autor principal del artículo es Fred Lam, investigador científico del Instituto Koch.

Las nanopartículas utilizadas en este estudio se basan en partículas diseñadas originalmente por Hammond y el antiguo estudiante de posgrado del MIT Stephen Morton, quien también es autor del nuevo artículo. Estas gotas esféricas, conocidas como liposomas, pueden transportar un fármaco en su núcleo y otro en su cubierta externa grasa.
Para adaptar las partículas al tratamiento de tumores cerebrales, los investigadores tuvieron que idear una forma de hacerlas atravesar la barrera hematoencefálica, que separa el cerebro de la sangre circulante e impide que las moléculas grandes entren en el cerebro.

Los investigadores descubrieron que si recubrían los liposomas con una proteína llamada transferrina, las partículas podían atravesar la barrera hematoencefálica sin dificultad. Además, la transferrina también se une a las proteínas que se encuentran en la superficie de las células tumorales, lo que permite que las partículas se acumulen directamente en el lugar del tumor, evitando las células cerebrales sanas.

Este enfoque específico permite administrar grandes dosis de medicamentos de quimioterapia que pueden tener efectos secundarios no deseados si se inyectan en todo el cuerpo. La temozolomida, que suele ser el primer medicamento de quimioterapia que se administra a los pacientes con glioblastoma, puede causar hematomas, náuseas y debilidad, entre otros efectos secundarios.

Basándose en trabajos previos de Floyd y Yaffe sobre la respuesta de los tumores al daño en el ADN, los investigadores introdujeron temozolomida en el núcleo interno de los liposomas y, en la capa externa, incorporaron un medicamento experimental llamado inhibidor de bromodominio, con el objetivo de mejorar el tratamiento del glioblastoma. Se cree que los inhibidores de bromodominio interfieren en la capacidad de las células para reparar el daño en el ADN. Al combinar estos dos fármacos, los investigadores crearon un doble golpe que primero interrumpe los mecanismos de reparación del ADN de las células tumorales y luego lanza un ataque contra el ADN de las células mientras sus defensas están bajas.

Los investigadores probaron las nanopartículas en ratones con tumores de glioblastoma y demostraron que, una vez que las nanopartículas llegan al tumor, la capa exterior de las partículas se degrada, liberando el inhibidor de bromodominio JQ-1. Aproximadamente 24 horas después, se libera temozolomida desde el núcleo de la partícula.

Los experimentos de los investigadores revelaron que las nanopartículas recubiertas de transferrina para administrar fármacos eran mucho más eficaces para reducir los tumores que las nanopartículas sin recubrimiento o la temozolomida y el JQ-1 inyectados en el torrente sanguíneo por sí solos. Los ratones tratados con las nanopartículas recubiertas de transferrina sobrevivieron el doble de tiempo que los ratones que recibieron otros tratamientos.

“Este es otro ejemplo más en el que la combinación de la administración de nanopartículas con fármacos que actúan sobre la respuesta al daño del ADN puede utilizarse con éxito para tratar el cáncer”, afirma Michael Yaffe, profesor de Ciencias David H. Koch y miembro del Instituto Koch, quien también es autor del artículo.

En los estudios con ratones, los investigadores descubrieron que los animales tratados con las nanopartículas dirigidas experimentaban mucho menos daño en las células sanguíneas y otros tejidos que normalmente se ven afectados por la temozolomida. Las partículas también están recubiertas con un polímero llamado polietilenglicol (PEG), que ayuda a protegerlas para que el sistema inmunológico no las detecte ni las descomponga. El PEG y todos los demás componentes de los liposomas ya han sido aprobados por la FDA para su uso en humanos.

“Nuestro objetivo era crear algo que fuera fácil de traducir, utilizando componentes sintéticos sencillos y ya aprobados en el liposoma”, explica Lam. “Se trataba realmente de un estudio de prueba de concepto [que demostraba] que podemos administrar nuevas terapias combinadas utilizando un sistema de nanopartículas dirigidas a través de la barrera hematoencefálica”.”

Es probable que el JQ-1, el inhibidor del bromodominio utilizado en este estudio, no sea adecuado para su uso en humanos debido a que su vida media es demasiado corta, pero actualmente se están realizando ensayos clínicos con otros inhibidores del bromodominio.

Los investigadores prevén que este tipo de administración de nanopartículas también podría utilizarse con otros medicamentos contra el cáncer, incluidos muchos que nunca se han probado contra el glioblastoma porque no podían atravesar la barrera hematoencefálica.

“Dado que la lista de medicamentos que podemos utilizar en los tumores cerebrales es tan corta, un vehículo que nos permitiera utilizar algunos de los regímenes de quimioterapia más comunes en los tumores cerebrales supondría un verdadero cambio revolucionario”, afirma Floyd. “Quizás podríamos encontrar la eficacia de quimioterapias más estándar si lográramos llevarlas al lugar adecuado sorteando la barrera hematoencefálica con una herramienta como esta”.”

La investigación fue financiada por el Programa de Investigación de Vanguardia del Instituto Koch; una beca quinquenal de investigación sobre el cáncer del KI; el Proyecto Bridge, una colaboración entre el Instituto Koch y el Centro Oncológico Dana-Farber/Harvard; y la subvención (básica) de apoyo al Instituto Koch del Instituto Nacional del Cáncer.

Fuente: https://news.mit.edu/2018/tiny-particles-could-help-fight-brain-cancer-0524