Las terapias farmacológicas que se dirigen a una molécula específica han cambiado la forma en que los pacientes reciben tratamiento para el cáncer y han mejorado en gran medida las tasas de supervivencia. Sin embargo, algunos pacientes no responden a estas terapias porque el fármaco no llega a las células tumorales de manera efectiva. En un nuevo estudio publicadoen Informes científicos , los investigadores del Moffitt Cancer Center combinaron imágenes de células unicelulares de células cancerosas en ratones con modelos matemáticos para determinar qué características del fármaco son las más importantes para una absorción eficaz del fármaco.
Uno de los problemas inherentes a las terapias dirigidas es que los tumores y su entorno circundante son complejos y heterogéneos. No todas las células en un tumor dado son iguales. Pueden diferir entre sí en la expresión de los receptores de membrana específicos que pueden resultar enabsorción inadecuada y respuesta no uniforme al fármaco dirigido. Además, el entorno tumoral circundante está compuesto por diferentes tipos de células con diferentes propiedades y densidades que pueden afectar la capacidad de un fármaco para ser efectivo.
Estas variaciones dificultan el desarrollo de medicamentos que puedan dirigirse eficazmente a todas las células de un tumor. Además, estas diferencias celulares y genéticas pueden hacer que un paciente no responda a un medicamento dirigido contra el cáncer porque algunas células tumorales pueden no estar completamenteexpuesto a la droga y esta exposición incompleta puede permitir que estas células desarrollen resistencia a las drogas.
"El éxito clínico o el fracaso de la terapia dirigida depende en gran medida de si las moléculas del fármaco pueden alcanzar todas las células tumorales y comprometerse con sus objetivos moleculares para invocar el efecto terapéutico deseado", dijo Kasia A. Rejniak, Ph.D., asociadamiembro del Departamento de Oncología Matemática Integrada de Moffitt. Este trabajo se logró a través de la colaboración entre el grupo de cómputo Rejniak y el grupo de laboratorio de Dave L. Morse, Ph.D., miembro asociado del Departamento de Fisiología del Cáncer.
Los métodos estándar que usan los científicos para estudiar la absorción de drogas se basan en la idea de que un tumor y sus alrededores tienen características uniformes. Sin embargo, esta suposición es inexacta y puede conducir a un enfoque único para el tratamiento.El equipo de investigación de Moffitt quería adoptar un enfoque diferente para estudiar la absorción de drogas. Utilizaron modelos matemáticos y técnicas de imagen que les permitieron rastrear y predecir la capacidad de una sola célula para tomar una droga. Dentro de su modelo, compararon diferentes características de drogas ypropiedades tumorales para determinar qué afecciones conducen a una absorción más efectiva del fármaco por una célula.
Descubrieron que la cantidad de fármaco que se une a una célula depende de la rapidez con que un fármaco se difunde a través del tejido en lugar de la concentración del fármaco que ingresa al tejido. Los fármacos que se difunden rápidamente tienden a unirse más efectivamente a las células que fueronmás lejos de los vasos sanguíneos. Alternativamente, los medicamentos que se difunden lentamente tienden a unirse a las células que están más cerca de los vasos sanguíneos y son más efectivos cuando las células están compactadas. Los investigadores también demostraron que los medicamentos que se liberan rápidamente pueden unirse de manera más efectivaa células con diferentes niveles de receptores de drogas.
Estos descubrimientos sugieren que cambiar las diferentes propiedades de un medicamento o la forma en que se administra un medicamento puede conducir a un aumento de la entrega a las células tumorales ". Por ejemplo, para tratar las células de crecimiento rápido ubicadas cerca de la vasculatura, los agentes de difusión lenta pueden ser beneficiosos"En contraste, para las células latentes en regiones pobremente vascularizadas, los agentes altamente móviles pueden ser preferenciales, o en algunos tipos de cáncer, la inyección local directamente en el sitio del tumor puede ser beneficiosa", explicó Rejniak. Finalmente, los investigadores esperan que su enfoque puedaeventualmente se utilizará para diseñar opciones de tratamiento más personalizadas para pacientes con cáncer.
El estudio fue apoyado por fondos de la Sociedad Estadounidense del Cáncer y los Institutos Nacionales de Salud.
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Materiales proporcionado por Centro de Cáncer e Instituto de Investigación H. Lee Moffitt . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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