Dirigirse hacia el cáncer con una triple amenaza: Nuevas nanopartículas pueden entregar tres fármacos a la vez

La entrega de los medicamentos de quimioterapia en forma de nanopartículas podría ayudar a reducir los efectos secundarios procedentes del envío de medicamentos directamente a los tumores. En los últimos años, los científicos han desarrollado nanopartículas que administran uno o dos fármacos de quimioterapia, pero ha sido difícil diseñar partículas que puedan transportar más de lo que se precisa.

Ahora los químicos del MIT han ideado una nueva manera de construir este tipo de nanopartículas, haciendo que estas incluyan más fácilmente tres o más fármacos diferentes. En un artículo publicado en la Journal of the American Chemical Society, los investigadores mostraron que podían cargar sus partículas con tres fármacos comúnmente utilizados para tratar el cáncer de ovario.
"Pensamos que es el primer ejemplo de una nanopartícula que transporta una relación precisa de tres medicamentos y que puede liberar los medicamentos en respuesta a tres mecanismos de activación distintos", dice Jeremiah Johnson, un profesor asistente de química en el MIT y autor principal del nuevo estudio.
Estas partículas podrían ser diseñadas para portar aún más fármacos, lo que permitiría a los investigadores desarrollar nuevos regímenes de tratamiento que podría destruir mejor las células cancerosas y evitar los efectos secundarios de la quimioterapia tradicional. En el estudio del JACS, Johnson y sus colegas demostraron que las nanopartículas de triple amenaza podrían matar las células del cáncer de ovario más eficazmente que las partículas que portan sólo uno o dos fármacos, y han comenzado a probar las partículas contra los tumores en los animales.
Longyan Liao, un post-doctorado en el laboratorio de Johnson, es el autor principal del estudio.
Juntando las piezas
El nuevo enfoque de Johnson supera las limitaciones inherentes de los dos métodos más utilizados para producir nanopartículas-la entrega farmacológica: la encapsulación de pequeñas moléculas farmacológicas dentro de las partículas o unirlas químicamente a la partícula. Con estas dos técnicas, las reacciones necesarias para ensamblar las partículas se vuelven cada vez más difíciles con cada nuevo fármaco que se agrega.
La combinación de estos dos enfoques - que encapsulan un fármaco en el interior de una partícula y que se adhieren a una diferente en la superficie - ha tenido cierto éxito, pero todavía está limitado a dos fármacos.
Johnson se propuso crear un nuevo tipo de partícula que supere esas limitaciones, permitiendo la carga de cualquier número de diferentes fármacos. En lugar de construir la partícula y luego adjuntar moléculas farmacológicas, creó bloques de construcción que ya incluyen el fáarmaco. Estos bloques de construcción se pueden unir en una estructura muy específica, y los investigadores pueden controlar con precisión la cantidad de cada medicamento que está incluido.
Cada bloque consta de tres componentes: la molécula farmacológica, una unidad d e enlace que puede conectarse a otros bloques, y una cadena de polietilenglicol (PEG), que ayuda a proteger la partícula de que se descomponga en el cuerpo. Cientos de estos bloques pueden estar vinculados con un enfoque que desarrolló Johnson, llamado "brush first polymerization."
"Esta es una nueva manera de construir partículas desde el principio", dice Johnson. "Si quiero una partícula con cinco fármacos, tomo los cinco bloques de construcción que quiero y los ensamblo para formar una partícula. En principio, no hay ninguna limitación en el número de medicamentos que usted puede agregar, y la proporción de medicamentos potados por las partículas sólo depende de la forma en que se mezclen entre sí al principio".
Las diferentes combinaciones
Para este trabajo, los investigadores crearon partículas que llevan los fármacos cisplatino, doxorrubicina, y la camptotecina, que se utilizan a menudo solos o en combinación para tratar el cáncer de ovario.
Cada partícula porta los tres medicamentos en una relación específica que coincide con la dosis máxima tolerada de cada medicamento y cada medicamento tiene su propio mecanismo de liberación. El cisplatino se libera tan pronto como la partícula entra en una célula, como las adhesiones que mantienen ensamblada este a la partícula se descomponen cuando se exponen a la glutathon, un antioxidante presente en las células. La camptotecina también se libera rápidamente cuando se encuentra con enzimas celulares llamadas esterasas.
El tercer fármaco, la doxorrubicina, fue diseñado de modo que sería puesto en libertad sólo cuando la luz ultravioleta incida sobre la partícula. Una vez que los tres fármacos son liberados, todo lo que queda atrás es el PEG, que es fácilmente biodegradable.
Este enfoque "representa un nuevo avance en la liberación inteligente de múltiples fármacos a través de la inclusión simultánea de diferentes fármacos, a través de composiciones químicas distintas, dentro de la misma plataforma ...", dice Todd Emrick, profesor de ciencia de los polímeros y de ingeniería en la Universidad de Massachusetts en Amherst, que fue no participó en el estudio.
Trabajando con los investigadores en el laboratorio de Paula Hammond, el David H. Koch, profesor de Ingeniería y miembro del Koch Institute Integrative Cancer Research del MIT, el equipo probó las partículas contra las células de cáncer de ovario cultivadas en el laboratorio. Las partículas que llevan los tres fármacos mataron las células del cáncer en una tasa más alta que los que se entregaron solamente uno o dos fármacos.
El laboratorio de Johnson está trabajando en partículas que transportan cuatro fármacos, y los investigadores también están planeando etiquetar las partículas con las moléculas que les permitan familiarizarse con las células tumorales al interactuar con las proteínas que se encuentran en las superficies celulares.
Johnson también prevé que la capacidad para producir de forma fiable grandes cantidades de nanopartículas portadores de múltiples fármacos permitirá pruebas a gran escala de posibles nuevos tratamientos contra el cáncer. "Es importante ser capaces de hacer con rapidez y eficacia las partículas con diferentes proporciones de múltiples fármacos, de modo que usted puede probar su actividad," dice. "No podemos hacer que una partícula, tenemos que ser capaces de hacer diferentes proporciones, que nuestro método puede hacer fácilmente."




Traducido por IACES Noticias

Título original "Targeting cancer with a triple threat: New nanoparticles can deliver three drugs at once

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