Las nanopartículas reducen los tumores del cáncer de ovario en ratones

Al secuenciar los genomas de las células cancerígenas, los investigadores han encontrado una cantidad sustancial de genes que resultan mutados, eliminados o duplicados dentro de las células cancerosas. Este cofre del tesoro es una gran ventaja para los científicos que buscan objetivos farmacológicos innovadores, sin embargo, es extremadamente difícil examinarlos rápidamente.
Con el fin de acelerar este proceso, los científicos del MIT han producido nanopartículas liberadoras de ARN que proporcionan una detección rápida de las últimas dianas farmacológicas en ratones. Para su estudio inicial con ratones, realizado con científicos del Dana-Farber Cancer Institute y el Broad Institute, los investigadores demostraron que las nanopartículas que se dirigen a una proteína llamada ID4 pueden reducir los tumores ováricos.
El sistema, publicado en la edición en línea de Ciencia de medicina traslacional, podría ayudar a superar los obstáculos en el desarrollo de medicamentos contra el cáncer, según Sangeeta Bhatia, profesora John y Dorothy Wilson de Ciencias de la Salud y Tecnología e Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación y miembro del Instituto David H. Koch para Investigación Integral del Cáncer en el MIT .
Bhatia explicó:

"Lo que hicimos fue tratar de establecer un inventario en el que comienzas con todos los objetivos que están surgiendo de la genómica, y los filtras secuencialmente a través de un modelo de ratón para descubrir cuáles son importantes. Al hacerlo, puedes priorizar aquellos a los que quiere apuntar clínicamente usando interferencia de ARN, o desarrollar drogas ".

William Hahn, profesor asociado de medicina en la Facultad de Medicina de Harvard, es el líder del Proyecto Achilles, un intento de colaboración para descubrir posibles objetivos innovadores para los medicamentos contra el cáncer a partir de la avalancha de datos provenientes del proyecto de secuenciación del cáncer y el genoma del Instituto Nacional del Cáncer.
Algunos de esos objetivos prometedores se consideran "no aptos para el consumo de drogas", por ejemplo, las proteínas no contienen un medicamento que pueda adherirse a ellos. Las nanopartículas más nuevas, que proporcionan cadenas cortas de ARN que pueden desactivar un gen específico, podrían ayudar a los investigadores a buscar esas proteínas no inyectables.
Hahn, quien también es director del Centro para el Descubrimiento del Genoma del Cáncer en Dana-Farber y miembro asociado principal del Instituto Broad, dijo: "Si pudiéramos descubrir cómo hacer que esto funcione [en humanos], se abriría una toda una nueva clase de objetivos que no estaban disponibles ".
A través del Proyecto Achilles, el equipo está examinando los atributos de numerosos genes dañados en las células de cáncer de ovario. Simplemente mediante la exposición de genes vitales para la supervivencia de células cancerígenas, este método ha refinado la lista de posibles objetivos para varias docenas.
En general, la segunda fase en el descubrimiento de un buen objetivo farmacológico es, por lo general, diseñar genéticamente una cepa de ratones que estén ausentes (o que sobreexpresen) el gen implicado, a fin de determinar la forma en que reaccionan cuando se desarrollan los tumores. Sin embargo, esto generalmente toma de 2 a 4 años. Un enfoque significativamente más rápido para examinar este tipo de genes del cuerpo es apagarlos después de que se desarrolla un tumor.
La interferencia de ARN (ARNi) proporciona una técnica alcanzable de hacer eso. Dentro de este fenómeno natural, las cadenas cortas de ARN se unen al ARN mensajero (ARNm) que proporciona direcciones de construcción de proteínas desde el núcleo de la célula a las otras partes de la célula. Una vez que se unen, las moléculas de ARNm se destruyen y sus proteínas correspondientes nunca se producen.
Los investigadores han estado siguiendo RNAi como un tratamiento contra el cáncer desde que fue identificado en la década de 1990. Sin embargo, los investigadores han tenido dificultades para descubrir un enfoque para atacar de manera segura y eficiente los tumores con este tratamiento. Uno de sus principales desafíos fue encontrar la forma de que el ARN ingrese en los tumores.
En este estudio, el objetivo del equipo fue desarrollar una técnica de "mezclar y dosificar" que permitiera a los científicos mezclar partículas de entrega de ARN que se dirigen a un gen específico, inyectarlas en ratones y observar el resultado.
Para su primer intento, el equipo se centró en la proteína ID4, ya que se sobreexpresa en aproximadamente un tercio de los tumores ováricos de alto grado (el tipo más invasivo), aunque no en otros tipos de cáncer. El gen, que codifica para un factor de transcripción, parece estar conectado con el desarrollo embrionario: se desactiva de forma temprana en la vida, y luego de alguna manera se reactiva en los tumores de ovario.
Para apuntar a ID4, el equipo desarrolló un tipo innovador de nanopartículas liberadoras de ARN. Estas partículas pueden atacar y entrar en tumores, algo que no se había logrado antes con la interferencia de ARN.
En su superficie, las partículas están marcadas con un fragmento corto de proteína que les permite penetrar las células tumorales. Además, los fragmentos son atraídos por una proteína localizada en las células tumorales, conocida como p32. Este fragmento y varios otros similares fueron identificados por Erkki Ruoslahti, profesor del Instituto de Investigación Médica Sanford-Burnham en la Universidad de California en Santa Bárbara.
Dentro de las nanopartículas, las cadenas de ARN se combinan con una proteína que también les ayuda en su viaje: cuando las partículas penetran en una célula, se ejemplifican en membranas llamadas endosomas. La mezcla de proteína-ARN puede atravesar la membrana endosómica, permitiendo que las partículas lleguen al compartimiento principal de la célula y comiencen a deteriorar el ARNm.
En un estudio de ratones con tumores de ovario, los investigadores descubrieron que la terapia con las nanopartículas de ARNi eliminaba la mayoría de los tumores.
El equipo actualmente está utilizando las partículas para examinar objetivos potenciales adicionales para el cáncer de ovario además de otras formas de cáncer, como el cáncer de páncreas. Además, el equipo está considerando la posibilidad de crear partículas ID4-targeting como tratamiento para el cáncer de ovario.
Escrito por Grace Rattue