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Monorrieles de nanofibra transportan tumores cerebrales hasta su muerte
El glioblastoma es la forma más letal de cáncer cerebral, y una de las razones por las que es difícil de tratar es porque las células tumorales se diseminan a otras partes del cerebro siguiendo fibras nerviosas y vasos sanguíneos. Ahora, usando "monorrieles" de nanofibras, los ingenieros biomédicos han encontrado una forma de secuestrar esta característica migratoria y atraer a las células malignas a otros lugares.
La idea es atraer a las células cancerosas migratorias hacia un lugar más accesible donde puedan ser eliminadas. Esto podría ser fuera del cerebro, por ejemplo.
Otra opción, por ejemplo, podría ser mover tumores de lugares inoperables a algún lugar donde los cirujanos puedan extirparlos más fácilmente.
Si bien es poco probable que dicho método elimine completamente el cáncer, existe la esperanza de que algún día una enfermedad mortal se transforme en una que se trate más como una enfermedad crónica.
Cuando probaron el método en animales, los investigadores encontraron que reducía el tamaño de los tumores cerebrales.
Informan su trabajo en el diario Materiales de la naturaleza.
Cada año en los Estados Unidos, alrededor de 10,000 personas son diagnosticadas con glioblastoma. Actualmente se tratan con quimioterapia, radioterapia y cirugía, pero incluso cuando reciben los tres, los pacientes rara vez viven más de 18 meses después del diagnóstico.
Las células cancerosas se adhieren a las nanofibras artificiales y 'las montan como un monorriel'
Las nanofibras son llamadas así porque son extremadamente delgadas, en este caso, aproximadamente la mitad del grosor del cabello humano, y en una escala compatible con las fibras nerviosas y los vasos sanguíneos. El investigador principal Ravi Bellamkonda, profesor y presidente del Departamento de Ingeniería Biomédica de Wallace H. Coulter en Georgia Tech y la Universidad de Emory en Atlanta, explica:
"Hemos diseñado una nanofibra de película fina de polímero que imita la estructura de los nervios y los vasos sanguíneos que las células del tumor cerebral normalmente utilizan para invadir otras partes del cerebro".
"Las células cancerosas normalmente se adhieren a estas estructuras naturales y las llevan como monorriel a otras partes del cerebro", continúa. "Al proporcionar una fibra alternativa atractiva, podemos mover los tumores de manera eficiente a lo largo de un camino diferente a un destino que elegimos".
Él agrega que una característica atractiva de tal método podría ser que ofrece una alternativa a los tratamientos de drogas y radiación:
"No hay medicamentos que ingresan al torrente sanguíneo y circulan en el cerebro para dañar las células sanas. Tratar estos cánceres con películas mínimamente invasivas podría ser mucho menos peligroso que el despliegue de productos químicos farmacéuticos".
Atraer células tumorales por un camino de menor resistencia
El equipo tuvo la idea de usar nanofibras para tratar el glioblastoma debido al trabajo que ya se había hecho para fabricar biomateriales para reparar las lesiones de la médula espinal. Hay similitudes en el trabajo, por ejemplo, las vías de señalización involucradas son las mismas.
Las células tumorales generalmente invaden el tejido sano secretando enzimas para preparar el camino. Las células deben gastar mucha energía para que esto suceda. Los investigadores pensaron que si podían ofrecerles a las células una ruta de migración en la que no tuvieran que gastar mucha energía, la tomarían.
La primera autora, Anjana Jain, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts, que trabajó en el estudio cuando era becaria postdoctoral en el laboratorio Bellamkonda, dice:
"Nuestra idea era dar a las células tumorales un camino de menor resistencia, que se asemeje a las estructuras naturales del cerebro, pero es atractivo porque no requiere que las células cancerosas gasten más energía".
Para el estudio, el equipo fabricó nanofibras a partir de polímero de policaprolactona (PCL) rodeado por un transportador de poliuretano. La superficie del material es muy similar a los contornos de los vasos sanguíneos y las fibras nerviosas que viajan las células tumorales.
Los investigadores implantaron las nanofibras en los cerebros de ratas que tenían glioblastomas humanos.
El equipo también trató a otros grupos de ratas para comparar. Estos fueron implantados con nanofibras que no tenían PCL, o que estaban hechas de una película de PCL sin textura, o no se trataban.
Las ratas tratadas mostraron encogimiento significativo del tumor de glioblastoma
Las células tumorales migraron a lo largo de las nanofibras a un colector tumoral fuera del cerebro. El colector tumoral contenía un gel con el medicamento ciclopamina, que es tóxico para las células cancerosas.
Después de 18 días, los resultados mostraron que las ratas tratadas con implantes de nanofibras PCL cerca de los tumores mostraron reducciones significativas en los tamaños de los tumores. Además, sus células tumorales habían migrado a lo largo de toda la longitud de todas las nanofibras al gel colector.
El Prof. Bellamkonda dice que si bien erradicar el cáncer sería ideal, un enfoque basado en el método que demostraron podría al menos ofrecer una forma de controlar el crecimiento de cánceres inoperables y dar a los pacientes la oportunidad de llevar una vida normal.
"Quizás con ideas como esta, podamos vivir con cáncer al igual que vivimos con diabetes o presión arterial alta", agrega.
Pasará algún tiempo antes de que la técnica se traslade del laboratorio a la clínica, tal vez 10 años o más, dice el equipo.
Los próximos pasos incluyen ver cómo el método podría funcionar con otros tipos de cáncer cerebral y cánceres que son difíciles de eliminar.
Los fondos del Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) ayudaron a financiar el estudio.
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