En un estudio de "prueba de concepto", los científicos de Johns Hopkins Medicine dicen que han entregado con éxito paquetes de código genético de tamaño nano llamados microARN para tratar tumores cerebrales humanos implantados en ratones. El contenido de los recipientes superpequeños fue diseñado paraatacar a las células madre del cáncer, un tipo de "semilla" celular que produce innumerables descendientes y es una barrera implacable para eliminar las células malignas del cerebro.
Los resultados de sus experimentos se publicaron en línea el 21 de junio en Nano letras .
"El cáncer de cerebro es uno de los cánceres más conocidos en términos de su composición genética, pero todavía tenemos que desarrollar un buen tratamiento para él", dice John Laterra, MD, Ph.D., profesor de neurología, oncología yneurociencia en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y científico investigador en el Instituto Kennedy Krieger. "La resistencia de las células madre cancerosas y la barrera hematoencefálica son los principales obstáculos".
La sangre que ingresa al cerebro se filtra a través de una serie de vasos que actúan como una barrera protectora. Pero esta barrera hematoencefálica bloquea los medicamentos moleculares que tienen el potencial de revolucionar la terapia contra el cáncer cerebral al atacar las células madre del cáncer, dice Laterra.
"Para modernizar los tratamientos de tumores cerebrales, necesitamos herramientas y métodos que eviten la barrera hematoencefálica", dice Jordan Green, Ph.D., profesor de ingeniería biomédica, oftalmología, oncología, neurocirugía, ciencia e ingeniería de materiales y química y química yingeniería biomolecular en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. "Necesitamos tecnología para administrar de manera segura y efectiva medicamentos genéticos sensibles directamente a los tumores sin dañar el tejido normal".
Un caso en cuestión, dice Green, es el glioblastoma, la forma de cáncer cerebral que el senador de Arizona John McCain está luchando, que a menudo requiere cirugías repetidas. Los médicos extirpan el tejido del tumor cerebral que pueden ver, pero la malignidad a menudo regresa rápidamente, dice Laterra. La mayoría de los pacientes con glioblastoma viven menos de dos años después del diagnóstico.
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que las células madre cancerosas están en la raíz de lo que impulsa el retorno y la propagación del glioblastoma y otros tipos de cáncer. Estas células madre dan lugar a otras células cancerosas y, si evaden el cuchillo del cirujano, pueden provocartumor nuevo
Laterra y Green, que son miembros del Centro de Cáncer Kimmel de Johns Hopkins, diseñaron una forma de entregar de manera eficiente paquetes súper pequeños de microARN en tumores cerebrales establecidos. Los microARN se dirigen a las células madre de cáncer cerebral para detener su capacidad de propagar y mantener el tumorcrecimiento.
Los paquetes están hechos de plástico biodegradable similar al material utilizado para las suturas quirúrgicas y que se degrada con el tiempo. Son 1,000 veces más pequeños que el ancho de un cabello humano y son típicos del tamaño y la forma de los componentes naturales que las células usan para comunicarse.Cuando las células cancerosas engullen los paquetes, se separan y liberan su "carga útil" de microARN específicamente donde los microARN necesitan actuar dentro de las células cancerosas.
Encerrados en el nanopaquete hay microARN que se unen específicamente a los ARN mensajeros unidos a dos genes: HMGA1 y DNMT, que funcionan juntos para regular los programas de expresión génica en las células.
Cuando los microARN se unen a estos ARN mensajeros, bloquean sus capacidades de producción de proteínas y desactivan los programas que impulsan las características similares a las células cancerosas. Sin sus propiedades similares a las células cancerosas, las células cancerosas están más diferenciadas, pierden su capacidad de propagar tumores,y pueden ser más susceptibles a la radiación y las drogas.
Para sus experimentos, los científicos de Johns Hopkins implantaron células de glioblastoma humano en 18 ratones. Para imitar el desafío clínico de tratar un tumor existente, los científicos esperaron 45 días antes de tratar a los animales para asegurarse de que tuvieran tumores bien formados. La mitad delos animales recibieron infusiones de los nanopaquetes que contenían microARN activos directamente en sus tumores cerebrales, y la otra mitad recibió nanopaquetes que contenían microARN inactivos. Para aislar el efecto de las nanopartículas, los científicos utilizaron ratones criados sin células T del sistema inmunitario que atacan el cáncercélulas.
Cinco de los nueve ratones que recibieron microARN inactivos controles murieron en dos meses, y el resto de los ratones de control murieron en 90 días. Tres de los nueve ratones que recibieron microARN activos duraron hasta 80 días, y seis vivieron hasta 133 díasEsos seis fueron sacrificados humanitariamente y se examinaron cerebros de ratones aislados para detectar la presencia de tumores.
Todos los ratones de control tenían tumores grandes en sus cerebros cuando murieron. Cuatro de los ratones que recibieron microARN activos y vivieron hasta 133 días no tenían tumores, y dos tenían tumores pequeños.
Green dice que muchos medicamentos genéticos están diseñados para apuntar a un gen. El tipo de nanopartículas que el equipo de Johns Hopkins usó en este estudio puede encapsular múltiples tipos de microARN para atacar múltiples redes de genes.
Laterra dice que cuando las células madre del cáncer de cerebro internalizan la nanopartícula y hacen la transición a un estado no de células madre, los médicos podrían explotar esa afección y administrar radiación u otros medicamentos para matar las células ahora vulnerables.
Green dice que equipos científicos en otros lugares están desarrollando paquetes de microARN utilizando materiales a base de lípidos, y parte de la quimioterapia estándar se administra en una nanopartícula grasa llamada liposoma.
Green y Laterra dicen que las nanopartículas en su estudio pueden penetrar todo el tumor porque los cerebros de los roedores son pequeños. Los humanos, con cerebros más grandes, pueden necesitar una bomba y un catéter para canalizar las nanopartículas en todo el cerebro.
El equipo de Johns Hopkins está trabajando para ampliar el desarrollo de sus nanopartículas y estandarizar su estabilidad y calidad antes de solicitar permiso para comenzar ensayos clínicos en personas.
El equipo de investigación ha solicitado una patente para parte de la tecnología utilizada en esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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