La resistencia a múltiples fármacos MDR es el mecanismo por el cual muchos cánceres desarrollan resistencia a los medicamentos de quimioterapia, lo que resulta en una muerte celular mínima y la expansión de tumores resistentes a los medicamentos. Para abordar el problema de la resistencia, los investigadores del Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas yLa bioingeniería NIBIB de los Institutos Nacionales de Salud NIH ha desarrollado nanopartículas que entregan simultáneamente medicamentos de quimioterapia a los tumores e inhiben las proteínas MDR que bombean los medicamentos terapéuticos fuera de la célula. El proceso se conoce como quimiosensibilización, ya que el bloqueo de esta resistencia generael tumor altamente sensible a la quimioterapia que mata el cáncer.
MDR es un factor importante en el fracaso de muchos medicamentos de quimioterapia. El problema afecta el tratamiento de una amplia gama de cánceres de sangre y tumores sólidos, incluidos los de mama, ovario, pulmón y colon. Los investigadores de NIBIB están diseñando componentes múltiplesnanopartículas que mejoran significativamente la destrucción de células cancerosas. Los resultados de sus experimentos se informan en artículos recientes en Informes científicos y Materiales e interfaces aplicados .
El trabajo está dirigido por el autor principal Xiaoyuan Shawn Chen, Ph.D., Investigador Principal, Laboratorio de Imágenes Moleculares y Nanomedicina, NIBIB. Sus colaboradores incluyen científicos e ingenieros en China en la Universidad del Sureste, la Universidad de Shenzhen, la Universidad de Medicina de Guangxiy la Universidad Jiao Tong de Shanghai, además de ingenieros químicos en la Universidad de Leeds, Reino Unido.
dice Chen sobre su red sustancial de colaboradores, "el éxito en este esfuerzo médicamente importante ha requerido un equipo con una amplia gama de experiencia para diseñar nanopartículas que sobrevivan al viaje al sitio del tumor, ingresen al tumor y realicen con éxito las múltiples funcionespara quimiosensibilización "
dirigido al cáncer de mama resistente a múltiples fármacos
Las dos publicaciones informan sobre la ingeniería de dos nanopartículas separadas que prueban diferentes estrategias para lograr la quimiosensibilización de las células cancerosas. La primera se dirige al cáncer de seno MDR. La nanopartícula redonda diseñada está hecha de varias capas. El centro de la partícula se carga con elmedicamento contra el cáncer doxorrubicina. El medicamento está rodeado por una cápsula que repele el agua hidrófoba para protegerlo del ambiente acuoso cuando la partícula se inyecta en el sistema circulatorio de un animal experimental o individuo con cáncer.
La partícula tiene varias capas externas con diferentes propiedades. Uno de los componentes más externos, una molécula llamada PEG, es hidrofílica se mezcla con agua y ayuda a que la partícula se mueva a través del torrente sanguíneo hasta que se encuentra con las células tumorales del seno. Otro componente en elLa superficie de la partícula, la biotina, funciona para unirse específicamente a las células cancerosas y ayuda a que la nanopartícula que transporta el fármaco ingrese a la célula.
Una vez dentro de la célula de cáncer de mama, se libera un cuarto componente llamado curcumina, que se entrelaza con el centro de doxorrubicina, junto con la doxorrubicina. La curcumina es el componente que bloquea la maquinaria celular que bombearía la doxorrubicina fuera de la célula.Sin la capacidad de bombear el medicamento, la célula está expuesta a una concentración muy alta de doxorrubicina, que mata las células de cáncer de seno.
Los experimentos en ratones demostraron que las nanopartículas multicomponentes fueron efectivas para atacar las células tumorales de mama, acumulándose a concentraciones mucho más altas en las células cancerosas que en los otros tejidos del ratón. La histología mostró que los ratones tratados tuvieron una gran reducción en las células cancerosasdensidad en el tejido tumoral en comparación con ratones que recibieron solución salina o doxorrubicina sola no integrada en una nanopartícula. El análisis completo de los ratones tratados confirmó que la nanopartícula se acumuló eficientemente en el sitio del tumor y logró la muerte óptima del tumor en el modelo de cáncer de mama de ratón.
Cambiar componentes de nanopartículas prueba estrategias alternativas contra el cáncer
En el trabajo publicado en Materiales e interfaces aplicados Chen y sus colegas describen la ingeniería de otra nanopartícula que utiliza un enfoque diferente para el problema de la MDR. Esta segunda nanopartícula es similar a la primera en que contiene la doxorrubicina encapsulada centralmente rodeada por una capa superficial hidrófila externa que permite una eficiencia eficientetransporte a través del torrente sanguíneo.
Sin embargo, esta partícula utiliza el óxido nítrico gaseoso NO, que se sabe que bloquea el sistema que bombea doxorrubicina fuera de la célula. Además, el NO se libera de un compuesto llamado BNN6, que se activa por los rayos ultravioleta UV luz. Por lo tanto, esta nanopartícula está diseñada para administrarse en el torrente sanguíneo y luego activarse con luz UV cuando alcanza su objetivo de cáncer.
En experimentos en cultivo celular, cuando se golpea con luz UV, las nanopartículas explotan, liberando la doxorrubicina que mata las células y provocando que BNN6 libere el gas NO. La combinación inhibió con éxito la maquinaria MDR, lo que resultó en quimiosensibilización y muerte eficiente de las células cancerosasBasado en la prueba exitosa de esta nanopartícula en células cultivadas, el grupo espera que funcione bien cuando se prueba en experimentos en ratones.
Nanomedicinas inteligentes versus resistencia a múltiples fármacos
La quimioterapia es el tratamiento más común para el cáncer. Desafortunadamente, estos medicamentos a menudo causan un daño mínimo a los tumores, debido a la MDR, y esto puede provocar la expansión de las poblaciones de tumores MDR. Además, la mayoría de los medicamentos de quimioterapia tienen ventanas terapéuticas muy estrechas,con frecuencia muestra toxicidad para tejidos y órganos sanos, incluso a dosis inferiores a las requeridas para un efecto terapéutico. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de idear formas de lograr dosis altas en las células tumorales y eliminar el daño al tejido sano.
Chen concluye: "El mecanismo de la MDR es interesante desde el punto de vista científico, pero también es increíblemente importante desde el punto de vista médico. Es por eso que estamos utilizando nuestras habilidades de bioingeniería para desarrollar estrategias para optimizar el efecto de estos medicamentos en el cáncer y reducir la toxicidad en los tejidos circundantes, lo cual es un impedimento importante para un tratamiento exitoso, así como extremadamente exigente para los pacientes con cáncer ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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