Las células en casi cualquier parte del cuerpo pueden volverse cancerosas y transformarse en tumores. Algunas, como el cáncer de piel, son relativamente accesibles para el tratamiento mediante cirugía o radiación, lo que minimiza el daño a las células sanas; otras, como el cáncer de páncreas, son profundassolo se puede llegar al cuerpo inundando el torrente sanguíneo con quimioterapias que destruyen las células que, idealmente, reducen los tumores al acumular en sus vasos sanguíneos y linfáticos mal formados en mayores cantidades que en los vasos de tejidos sanos. Para mejorar la baja eficacia y la toxicidadLos efectos secundarios de las quimioterapias que dependen de esta acumulación pasiva, un equipo de investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard, el Hospital de Niños de Boston y la Facultad de Medicina de Harvard ha desarrollado una nueva plataforma de administración de medicamentos que utiliza ondas de ultrasonido seguras y de baja energía para activar ladispersión de nanopartículas de liberación sostenida que contienen quimioterapia precisamente en los sitios del tumor, lo que resulta en un aumento de dos veces en la eficacia de la focalización y una reducción dramáticacción tanto en el tamaño del tumor como en la toxicidad relacionada con el fármaco en modelos de ratón de cáncer de mama.
"Básicamente, tenemos un método de activación externo que puede localizar la entrega de medicamentos en cualquier lugar que desee, lo cual es mucho más efectivo que simplemente inyectar un montón de nanopartículas", dice el coautor principal Netanel Korin, Ph.D., ex Wyss TechnologyFellow de desarrollo y actual profesor asistente en el Instituto de Tecnología de Israel.
La clave de este nuevo método es la creación de agregados de nanopartículas NPA, que son pequeñas estructuras que consisten en nanopartículas que contienen drogas rodeadas por una matriz de soporte, similar a las bayas suspendidas en un panecillo de arándanos. Al igual que los chefs que intentan elaborar elpastelería perfecta, los investigadores experimentaron con una variedad de tamaños de nanopartículas y proporciones de nanopartículas a matriz para crear NPA que sean lo suficientemente estables como para permanecer intactos cuando se inyectan, pero también se sintonizan finamente para romperse cuando se interrumpen con ondas de ultrasonido de baja energía, liberando elnanopartículas que luego liberan sus cargas de medicamentos con el tiempo, como los arándanos que pierden lentamente su jugo.
Para probar si los NPA funcionaron según lo diseñado, el equipo expuso primero las células de cáncer de mama de ratón a nanopartículas sueltas, NPA intactas o NPA que habían sido tratadas con ultrasonido. Los NPA tratados con ultrasonido y las nanopartículas sueltas mostraron una mayor internalización del tumor quelos NPA intactos, lo que demuestra que las ondas de ultrasonido efectivamente separaron los NPA para permitir que las nanopartículas se infiltraran en las células cancerosas.
A continuación, los investigadores repitieron los experimentos con nanopartículas que contienen doxorrubicina un medicamento de quimioterapia común utilizado para tratar una variedad de cánceres y descubrieron que los NPA produjeron un nivel comparable de muerte de células cancerosas, lo que demuestra que la encapsulación de NPA no tuvo un impacto negativo en eleficacia de la droga.
Finalmente, para ver si los NPA se desempeñaron bien en comparación con las nanopartículas sueltas in vivo, ambas formulaciones se inyectaron por vía intravenosa en ratones con tumores de cáncer de mama. Los NPA tratados con ultrasonido suministraron casi cinco veces la cantidad de nanopartículas al sitio del tumor como NPA intactos,mientras que las nanopartículas sueltas liberaron entre dos y tres veces esa cantidad. Cuando las nanopartículas se cargaron con doxorrubicina, los tumores en ratones que recibieron NPA y ultrasonido se redujeron casi a la mitad en comparación con los de los ratones que recibieron nanopartículas sueltas. De manera crucial, al usar NPA, los investigadores fueroncapaz de reducir el tamaño del tumor a la mitad usando una décima parte de la dosis de doxorrubicina que generalmente se requiere, lo que reduce el número de muertes de ratones debido a la toxicidad del fármaco del 40% al 0%.
"El bloqueo de las nanopartículas en NPA permite la entrega precisa de un ejército de nanopartículas de cada NPA directamente al tumor en respuesta al ultrasonido, y esto minimiza en gran medida la dilución de estas nanopartículas en el torrente sanguíneo", dice Anne-Laure Papa, Ph.D., Coautor y becario postdoctoral en el Instituto Wyss. "Además, nuestros NPA activados por ultrasonido mostraron patrones de distribución en todo el cuerpo similares a las nanopartículas de polímero PLGA aprobadas por la FDA, por lo que esperamos que los NPA sean comparativamente seguros."
También se observó que los NPA limitan la "liberación de estallido" comúnmente observada en la administración de fármacos en nanopartículas, en la que un número significativo de ellos se abre y libera su fármaco poco después de la inyección, lo que provoca una respuesta adversa alrededor del sitio de inyección y reduce la cantidaddel medicamento que llega al tumor. Cuando se aplica a las células cancerosas in vitro, las nanopartículas sueltas liberan el 25% de su carga útil de medicamentos dentro de los cinco minutos posteriores a la administración, mientras que las nanopartículas contenidas en los NPA intactos liberan solo el 1.8% de su medicamento.se aplicó, un 65% adicional del fármaco se liberó de los NPA en comparación con las nanopartículas sueltas, que solo liberaron un 11% adicional.
El equipo dice que la investigación adicional podría mejorar aún más el rendimiento de los NPA sensibles al ultrasonido, haciendo que la plataforma sea una opción atractiva para una administración de quimioterapia más segura y efectiva. Podría hacerse aún más potente mediante la combinación con otras estrategias de orientación tumoral como el usopéptidos que albergan el microambiente tumoral para guiar aún más los medicamentos contra el cáncer a sus objetivos. "Esperamos que en el futuro nuestra técnica de acumulación desencadenada pueda combinarse con tales estrategias de focalización para producir efectos de tratamiento aún más potentes", dice Papa.
"Este enfoque ofrece una solución novedosa al problema generalizado de administrar una alta concentración de un medicamento intravenoso en un área muy específica mientras se ahorra el resto del cuerpo", dice el autor principal y director fundador de Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es Judah Folkman Profesor de Biología Vascular en la Escuela de Medicina de Harvard HMS y el Programa de Biología Vascular en el Hospital de Niños de Boston, y Profesor de Bioingeniería en el SEAS de Harvard ". Mediante el uso de ultrasonido localizado para desplegar selectivamente nanopartículas de liberación sostenidacargados con altas concentraciones de medicamentos, hemos creado una forma no invasiva de administrar quimioterapia de manera segura y efectiva solo donde y cuando sea necesario ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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