Las nanoestrellas administran fármacos contra el cáncer directamente al núcleo

Los científicos de la Universidad de Northwestern en los EE. UU. Han desarrollado una nanopartícula de oro simple, especializada y en forma de estrella que puede administrar fármacos directamente al núcleo de una célula cancerosa. Escriben sobre su trabajo en un artículo publicado recientemente en la revista ACS Nano.
El autor principal, el Dr. Teri W. Odom, dijo en un comunicado publicado el jueves:
"Nuestras nanoestrellas de oro cargados de drogas son pequeños autostopistas".
"Se sienten atraídos por una proteína en la superficie de la célula cancerosa que transporta convenientemente las nanoestrellas al núcleo de la célula. Luego, en el umbral del núcleo, las nanoestrellas liberan la droga, que continúa hacia el núcleo para hacer su trabajo", agregó.
Los científicos recurren cada vez más a la nanotecnología como una forma de combatir las enfermedades a nivel celular. A pesar de que plantea considerables desafíos de diseño, la nanotecnología ofrece formas poderosas de focalizar la terapia.
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.
Ahora, el equipo de Northwestern University es el primero en informar la creación de una nanopartícula simple pero especializada que puede apuntar al núcleo de una célula cancerosa, y la primera en obtener una imagen directa, a dimensiones nanométricas, de cómo el pequeño objeto interactúa con ella.
Odom es la Junta de Lady Managers del Profesor de Química de la Exposición Colombina en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg en Northwestern. También es profesora de ciencia de materiales e ingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick de la Universidad.
Para su estudio, ella y sus colegas trabajaron con células de cáncer de ovario y de cuello de útero humano.
Utilizando microscopía electrónica, observaron cómo las nanopartículas cargadas de fármaco alteraban dramáticamente la forma de los núcleos de las células cancerígenas.
Notaron cómo los núcleos lisos, de forma elíptica se volvieron desiguales, con pliegues profundos. Y descubrieron que este cambio en la forma del núcleo coincidió con la muerte y la disminución de la población de células cancerosas, dos resultados altamente deseables del tratamiento del cáncer.
Las nanopartículas tienen aproximadamente 25 nanómetros de ancho, están hechas de oro y tienen forma de estrellas que tienen entre cinco y 10 puntos. Esta forma tiene una gran área de superficie, lo que le permite transportar una gran cantidad de moléculas de fármaco concentradas.
Debido a que la droga se estabiliza en la superficie de la nanostar, no necesita tanto como lo hace con las terapias convencionales que usan moléculas libres.
En este estudio, los investigadores utilizaron un aptámero de ADN monocatenario llamado AS1411. Cada nanostar puede transportar alrededor de 1.000 filamentos del fármaco aptámero, unidos a su superficie.
El aptámero de ADN hace dos trabajos. El primero es unirse con la nucleolina de la proteína "lanzadera", que se sobreexpresa en las células cancerosas y se presenta dentro de la célula y en la superficie de la célula. El segundo trabajo es, una vez que se lanza desde la nanostar, actuar como la droga misma.
Una vez que se engancha a la nucleolina en la superficie de la célula cancerosa, la nanostar que lleva la droga se engancha con la proteína cuando se dirige a la célula en su camino hacia el núcleo.
Para liberar el medicamento, los investigadores dirigieron pulsos de luz ultrarrápidos, similares a los utilizados en la cirugía LASIK, en las células. Esto corta los enlaces entre la superficie de oro de la nanostar y el aptámero, que luego no está comprometido, ingresa al núcleo.
La forma de estrella de la nanopartícula es útil no solo para permitir una gran carga útil del fármaco, sino que también ayuda a concentrar los pulsos de luz en los puntos de la estrella, lo que ayuda a liberar las drogas en esos lugares.
Uno de los desafíos del uso de nanopartículas para transportar drogas es lograr que las liberen, dijo Odom, pero descubrieron que las nanoestrellas de oro lo hacían fácilmente.
Debido a que la nanopartícula en sí no tiene que penetrar en la membrana nuclear, significa que el equipo puede jugar con el tamaño hasta cierto punto, lo que aumenta las opciones de diseño.
La otra ventaja de las nanoestrellas de oro es que están hechas usando una síntesis biocompatible, que no es común para las nanopartículas.
Desde que informaron su trabajo con células de cáncer de ovario y de cuello de útero humano, el equipo ha encontrado efectos similares utilizando las nanoestrellas de oro portadoras de fármacos en otros 12 tipos de células cancerosas humanas.
Odom dijo que parece que todas las células cancerosas responden de manera similar, lo que sugiere que "la capacidad de transporte de la proteína nucleolina para las nanopartículas funcionalizadas podría ser una estrategia general para la administración de fármacos dirigidos a un núcleo nuclear".
Odom dijo que debería ser posible optimizar este método (donde la fuente de luz está fuera del cuerpo) para los casos en que los tumores se encuentran cerca de la superficie de la piel, como en la piel y algunos cánceres de mama.
También podría usarse en cirugía, donde una vez que se extirpa el tumor, el cirujano puede usar nanoestrellas de oro y la fuente de luz para erradicar cualquier célula cancerosa perdida que permanezca en el tejido circundante.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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