Las nanopartículas como armas contra el cáncer
Los investigadores han desarrollado un nuevo tipo de nanopartícula que mata de forma eficiente y selectiva las células cancerosas, abriendo así nuevas opciones terapéuticas para el tratamiento de los tumores.
Muchos de los agentes quimioterapéuticos utilizados para tratar los cánceres están asociados con efectos secundarios de diversa gravedad, porque son tóxicos para las células normales, así como para los tumores malignos. Esto ha motivado la búsqueda de alternativas eficaces a los productos farmacéuticos sintéticos con los que se tratan actualmente la mayoría de los cánceres. El uso del fosfato de calcio y el citrato para este propósito ha sido objeto de debate desde hace algunos años, ya que provocan la muerte celular cuando se administran directamente en las células, mientras que su presencia en la circulación tiene un efecto tóxico escaso o nulo. El problema consiste en encontrar la manera de superar los mecanismos que controlan la absorción de estos compuestos en las células y asegurar que los compuestos actúen selectivamente sobre las células que se desea eliminar. Los investigadores del Departamento de Química de la LMU, dirigidos por el Dr. Constantin von Schirnding, la Dra. Hanna Engelke y el Prof. Thomas Bein, informan ahora del desarrollo de una clase de nuevas nanopartículas amorfas compuestas de calcio y citrato, que son capaces de romper las barreras de absorción y matar las células tumorales de forma selectiva.
Imagen simbólica
PDPics, pixabay.com
Tanto el fosfato de calcio como el citrato participan en la regulación de muchas vías de señalización celular. Por lo tanto, los niveles de estas sustancias presentes en el citoplasma están estrictamente controlados, a fin de evitar la interrupción de estas vías. Es fundamental que las nanopartículas descritas en el nuevo estudio puedan eludir estos controles reguladores. "Hemos preparado nanopartículas amorfas y porosas compuestas de fosfato de calcio y citrato, que están encapsuladas en una capa lipídica", explica von Schirnding. El encapsulamiento asegura que estas partículas sean fácilmente absorbidas por las células sin necesidad de tomar medidas para contrarrestarlas. Una vez dentro de la célula, la capa lipídica se rompe de forma eficiente, y se depositan grandes cantidades de calcio y citrato en el citoplasma.
Los experimentos con células cultivadas revelaron que las partículas son selectivamente letales - matando a las células cancerosas, pero dejando a las células sanas (que también absorben partículas) esencialmente ilesas. "Claramente, las partículas pueden ser altamente tóxicas para las células cancerosas. - De hecho, descubrimos que cuanto más agresivo es el tumor, mayor es el efecto mortal", dice Engelke.
Durante la absorción celular, las nanopartículas adquieren una segunda capa de membrana. Los autores del estudio postulan que un mecanismo desconocido - que es específico de las células cancerosas - causa una ruptura de esta membrana exterior, permitiendo que el contenido de las vesículas se filtre en el citoplasma. En las células sanas, en cambio, esta capa exterior mantiene su integridad, y las vesículas se excretan posteriormente intactas en el medio extracelular.
"La toxicidad altamente selectiva de las partículas nos permitió tratar con éxito dos tipos diferentes de tumores pleurales altamente agresivos en ratones. Con sólo dos dosis, administradas localmente, pudimos reducir el tamaño de los tumores en un 40 y un 70%, respectivamente", dice Engelke. Muchos tumores pleurales son los productos metastásicos de los tumores pulmonares, y se desarrollan en la cavidad pleural entre el pulmón y la caja torácica. Debido a que esta región no está abastecida de sangre, es inaccesible a los agentes quimioterapéuticos. "Por el contrario, nuestras nanopartículas pueden ser introducidas directamente en la cavidad pleural", dice Bein. Además, en el curso de un tratamiento de 2 meses, no se detectaron signos de efectos secundarios graves. En general, estos resultados sugieren que las nuevas nanopartículas tienen un gran potencial para el desarrollo de nuevos tratamientos para otros tipos de cáncer.
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Publicación original
Constantin von Schirnding, Ioanna Giopanou, Adam Hermawan, Lisa Wehl, Giannoula Ntaliarda, Bernhard Illes, Stefan Datz, Franz Geisslinger, Karin Bartel, Ann-Katrin Sommer, Marina Lianou, Veronika Weiß, Johann Feckl, Angelika M. Vollmar, Christoph Bräuchle, Georgios T. Stathopoulos, Ernst Wagner, Andreas Roidl, Thomas Bein, and Hanna Engelke; "Synergistic Combination of Calcium and Citrate in Mesoporous Nanoparticles Targets Pleural Tumors"; Chem 2020
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