Los investigadores del MIT han ideado una forma de hacer que las células tumorales sean más susceptibles a ciertos tipos de tratamiento contra el cáncer al recubrir las células con nanopartículas antes de administrar medicamentos.
Al unir cientos de pequeñas partículas a las superficies de las células tumorales en presencia de una fuerza mecánica, los investigadores hicieron que las células fueran mucho más vulnerables al ataque de un fármaco que provoca el suicidio de las células cancerosas. Parece que las nanopartículas ligadas aumentanlas fuerzas ejercidas sobre las células por el flujo de sangre, lo que hace que las células sean más propensas a morir.
"Cuando unes muchas partículas a las membranas de estas células, y luego las expones a fuerzas que imitan a las del cuerpo humano, como el flujo sanguíneo, estas terapias se vuelven más efectivas. Es una forma de amplificar las fuerzas en las células usandomateriales poliméricos ", dice Michael Mitchell, un postdoc en el Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer del MIT y el autor principal del estudio.
En pruebas en ratones, los investigadores encontraron que las nanopartículas atadas hicieron que el fármaco inductor del suicidio celular fuera un 50 por ciento más efectivo, y esta combinación eliminó hasta el 90 por ciento de las células tumorales en los ratones.
Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la edición del 20 de marzo de Comunicaciones de la naturaleza .
Mejora de la muerte celular
Además de estudiar los rasgos genéticos y bioquímicos anormales de los tumores, los científicos e ingenieros en los últimos años han examinado cómo las características físicas de los tumores contribuyen a la progresión de la enfermedad. Los tumores sólidos explotan las fuerzas físicas, como su mayor rigidez y el flujo sanguíneo alterado, para mejorarsu supervivencia y crecimiento. Las fuerzas ejercidas por el flujo de sangre y líquido en los tejidos blandos también afectan el comportamiento del cáncer y una variedad de células huésped.
En el nuevo estudio, el equipo del MIT se propuso determinar si las fuerzas físicas como las ejercidas por el flujo sanguíneo podrían influir en la respuesta de los tumores al tratamiento farmacológico. Se centraron en un fármaco experimental conocido como TRAIL, que es una proteína expresada en diferentescélulas del sistema inmune. TRAIL es miembro de una familia de factores de necrosis tumoral que se unen a los receptores de muerte en las membranas celulares, enviándoles una señal que estimula la apoptosis o muerte celular programada.
Los experimentos iniciales revelaron que las células tumorales se volvieron más susceptibles a este medicamento después de estar expuestas a las fuerzas de cizallamiento de los fluidos fisiológicos. "En estas condiciones de flujo, más células tumorales comenzaron a morir en presencia de la terapéutica", dice Mitchell.
Eso llevó a los investigadores a plantear la hipótesis de que podrían hacer que las células sean aún más susceptibles al tratamiento al aumentar las fuerzas que actúan sobre ellas. Una forma de hacerlo es unir pequeñas partículas a las superficies celulares. Actuando como bolas en una cuerda, ellas partículas atadas golpean y tiran de la superficie de las células tumorales a medida que la sangre fluye, haciendo que las células sean más susceptibles a la señal de muerte celular del medicamento.
Las partículas, que pueden inyectarse en el torrente sanguíneo, están hechas de polímeros biodegradables conocidos como PLGA. Estas partículas están recubiertas con otro polímero, PEG, que está marcado con un ligando o anticuerpo específico para proteínas que se encuentran en las superficies de las células tumorales, queles permite ser atados a la superficie.
En pruebas en ratones, los investigadores encontraron que unir partículas a las células tumorales y luego tratarlas con TRAIL eliminó las células tumorales metastásicas en el torrente sanguíneo y también redujo la progresión de tumores sólidos en ratones. Los investigadores probaron partículas que van desde 100 nanómetros a 1micrómetro y descubrió que los más grandes eran más efectivos. Además, a medida que un mayor número de partículas estaban atados a la superficie, más células morían.
El efecto del tratamiento parece ser específico para las células tumorales y no induce la apoptosis en las células sanas, dicen los investigadores.
Interacciones forzadas
Los investigadores creen que las partículas pueden mejorar los efectos de TRAIL al comprimir la cubierta de moléculas que generalmente rodean las células tumorales, lo que facilita que el medicamento interactúe con los receptores en la superficie celular que activan la vía de muerte celular.
"Cuando expones las células a las fuerzas y luego estas partículas caen sobre la célula, podrían estar aplanando todas estas moléculas en la superficie. Entonces el receptor puede entrar en mejor contacto con TRAIL para inducir la muerte de las células tumorales", dice Mitchell.
El equipo del MIT ahora está explorando la posibilidad de utilizar este enfoque en combinación con otros medicamentos que estimulan una respuesta inmune, como los medicamentos que inducen una "tormenta de citoquinas", una gran liberación de químicos de señalización que atrae a muchas células inmunes alsitio para destruir el tumor.
"Estamos muy interesados en los enfoques combinados en los que puede golpear las células tumorales con muchas terapias inmunes y luego explotar las fuerzas físicas a las que están expuestas estas células, como una nueva forma de matarlas", dice Mitchell.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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