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Nano-fábricas podrían hacer drogas en sitios de tumores

Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en los EE. UU. Ha diseñado nanopartículas que producen proteínas cuando la luz ultravioleta (UV) brilla sobre ellas: sugieren que la idea podría usarse para crear "nano-fábricas" basadas en proteínas medicamentos en los sitios del tumor para combatir el cáncer.
Escriben sobre su trabajo en la edición en línea del 20 de marzo de la revista Nano Letters, y también hay una descripción de esto en un artículo publicado en el sitio web de MIT esta semana.
Existen medicamentos basados ??en proteínas que combaten el cáncer, pero están limitados por el hecho de que el cuerpo los descompone antes de que puedan llegar a su destino.
El equipo, basado en el laboratorio del Profesor del Instituto David H. Koch del MIT, Robert Langer, parece haber superado este problema al idear una forma de hacer las proteínas bajo demanda, in situ, utilizando la nanotecnología.
Los científicos recurren cada vez más a la nanotecnología como una forma de dirigir la terapia a nivel celular.
Por ejemplo, otro estudio recientemente publicado dirigido por la Universidad Johns Hopkins describió cómo utilizar bacterias inocuas para "mojar" nanohilos, perlas y otras nanoestructuras en lugares específicos del cuerpo humano. Y los científicos de la Universidad de Northwestern han desarrollado una nanopartícula que puede administrar medicamentos directamente al núcleo de una célula cancerosa.
La idea detrás de las nanopartículas de MIT es que, cuando llegan a su destino, se les ilumina con luz ultravioleta y se convierten en fábricas de proteínas, haciendo que las moléculas de los fármacos cancerígenos estén en el lugar donde se necesitan.
Se les ocurrió la idea al tratar de pensar en formas de atacar tumores metastásicos, aquellos que crecen a partir de células cancerosas que han migrado desde el sitio original del cáncer. 9 de cada 10 muertes por cáncer son causadas por tales tumores.
Para su inspiración, recurrieron a la naturaleza, donde las células fabrican sus proteínas siguiendo las instrucciones del anteproyecto de ADN que primero copian en ARN mensajero (ARNm).
El ARNm transporta las instrucciones a los ribosomas, las estructuras celulares que leen las instrucciones para ensamblar los aminoácidos en la secuencia correcta para producir la proteína asociada, más bien como encordar perlas para hacer un collar.
El primer autor Avi Schroeder, un postdoc en el laboratorio de Langer, dijo:
"Queríamos utilizar maquinaria que ya había demostrado ser muy efectiva. Los ribosomas se usan en la naturaleza, y fueron perfeccionados por la naturaleza durante miles de millones de años para ser la mejor máquina que puede producir proteínas".
Las nanopartículas se autoensamblan, usan lípidos para formar las capas externas de las partículas, los ribosomas, los aminoácidos y las enzimas necesarias para la síntesis de proteínas. Y, por supuesto, debe incluir secuencias de ADN para las proteínas deseadas.
Schroeder dijo que su estudio es la "primera prueba de concepto de que puedes sintetizar nuevos compuestos a partir de materiales de partida inertes dentro del cuerpo".
Las partículas podrían usarse para administrar pequeñas proteínas que atacan las células cancerosas y, finalmente, proteínas grandes como los anticuerpos, para activar el sistema inmunitario y destruir los tumores, dijo.
La parte inteligente de la nanopartícula es cómo encender la fábrica de proteínas: no querrás que se libere el ADN hasta que estés listo para que comience la síntesis de proteínas.
El ADN está atrapado en un compuesto de "jaula química" llamado DMNPE, que se une reversiblemente a él, pero lo libera cuando se expone a la luz ultravioleta.
Para probar su idea, los investigadores crearon una nanopartícula que fue programada para producir proteína verde fluorescente (GFP) o luciferasa, ambas de fácil detección.
Los probaron en ratones y mostraron que produjeron las proteínas una vez que se expusieron a la luz ultravioleta.
James Heath es profesor de química en el Instituto de Tecnología de California y no participó en el estudio, pero parece muy entusiasmado con el trabajo. Él dice que esperar hasta que las nanopartículas alcancen su objetivo antes de encenderlas podría ser una buena manera de minimizar los efectos secundarios de, digamos, un medicamento particularmente tóxico.
Sin embargo, una cosa es demostrar algo así con éxito en ratones, y otra muy distinta hacerlo en humanos. Se necesitan muchas más pruebas antes de que podamos decir que esta idea puede proporcionar proteínas terapéuticas en pacientes humanos, dijo Heath.
"Hay muchos detalles por hacer para que este sea un enfoque terapéutico viable, pero es un concepto realmente fantástico e innovador, y sin duda despierta la imaginación", dijo.
El equipo ahora está trabajando en nanopartículas que pueden sintetizar fármacos contra el cáncer y nuevas formas de activar las partículas, por ejemplo, usando niveles de acidez u otras condiciones bioquímicas específicas de ciertas regiones del cuerpo como factores desencadenantes para encender las "nanofábricas".
Escrito por Catharine Paddock PhD

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