Desarrollan un nano-láser altamente selectivo para destruir metástasis

Si bien la medicina actual cuenta con técnicas de considerable eficacia para erradicar los tumores primarios, la prevención del desarrollo de mestástasis sigue siendo un gran desafío que aún no se ha podido superar de manera convincente.

Existen células tumorales circulantes (CTCs) que se desprenden del tumor primario y se dispersan por el organismo, iniciando nuevos focos cancerosos a distancia o metástasis, que serían las responsables, en gran  medida, del fracaso de los tratamientos oncológicos que se realizan tradicionalmente.

Una de las principales áreas de investigación en la disciplina de la fotónica, se concentra en estudiar y desarrollar nuevos láseres, dada su gran capacidad de ser direccionados, manipulados y controlados, disponiendo dentro de sus características un enorme brillo.

Dentro de estos sistemas, los láseres de estado sólido, que se encuentran constituidos por iones emisores de luz que han sido embebidos en un cristal, se han transformado en una herramienta fundamental de variada aplicación en campos como son la investigación biomédica y la terapéutica oncológica, entre otros.

Una nueva esperanza que proviene del láser de estado sólido

Un equipo de investigadores de la Georgia State University, University of Arkansas for Medical Sciences, University of Arkansas at Little Rock  y la Siberian Branch of the Russian Academy of Science han hecho un esfuerzo mancomunado, aunando sus conocimientos  para el uso de un dispositivo diseñado  a nano-escala llamado espáser o nano-espáser, con el fin de matar las esquivas CTCs, hallazgos que han publicado en la revista Nature Communications.

El espáser, que corresponde al acrónimo de “Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (spaser), es una nanopartícula de unos 20 nanómetros, que consta de un núcleo de oro y un recubrimiento exterior de sílice, asociado a un colorante de uranina, que ayuda en su visualización y rastreo.

Puesto que las células  tumorales tienden a exhibir grandes concentraciones de un receptor específico para el folato en sus superficies, comparativamente con las células sanas, que exhiben un número bajo de ellos y con el fin de lograr que el espáser se dirija de manera selectiva a las  células anormales, el espáser tiene una molécula de ácido fólico (vitamina B9) unida a su superficie.

Este estudio se basa en la utilización del espáser, que una vez que se ha inyectado en la sangre o ingerido en forma de solución, puede servir como un marcador brillante, hidrosoluble y biocompatible, con la capacidad de encontrar a las CTCs que se hayan diseminado por metástasis, adhiriéndose a ellas.

Una vez realizada la unión espáser-CTCs, se activa el nano-láser, calentándose y aumentando considerablemente la temperatura  de lo que está unido a él, eliminando así las células cancerosas a las que se han adherido.

Dr. Mark Stockman, profesor de física en el estado de Georgia explica que “No hay otro método que sea seguro para detectar y destruir las CTCs. Éste es el primer espáser biocompatible que puede ir detrás de estas células y destruirlas, sin matar o causar daño de las células sanas. Cualquier otro químico  dañaría a las células normales. Nuestras conclusiones podrán desempeñar un papel fundamental para  proporcionar una mejor opción de tratamiento para los enfermos de cáncer.”

Los investigadores estudiaron las capacidades de los espásers in vitro en células cancerosas de mama de procedencia humana, las que tenían una elevada expresión del receptor superficial para  folato, además de células endoteliales con una expresión disminuida del receptor para folato, así como en células de ratón in vivo.

Resultados de las investigaciones

Sus hallazgos demostraron que las células con espásers exhibían altos contrastes en la imagen con uno o muchos “puntos calientes” de presentación individual, con el uso de grados de energía sobre el umbral al que se calientan los espásers.

Además, la presencia de estas nanopartículas fue confirmada por técnicas de microscopia electrónica, que evidenciaron  una acumulación inicial de espásers en la membrana celular, que posteriormente consiguieron su ingreso en el citoplasma celular.

El estudio también encontró un bajo grado de toxicidad de los espásers para las células humanas, que los hace aptos para su uso terapéutico. Al mismo tiempo, los que se habían adherido a las células cancerosas eliminaron selectivamente a las células malignas, sin ocasionar daño en las células normales.

Proyecciones a futuro

Según los resultados del estudio, las aplicaciones terapéuticas basadas en la utilización de espasers plantean potenciales diagnósticos y terapéuticos altamente selectivos, efectivos e inocuos, ya que con la utilización de unos pocos pulsos de láser se podría erradicar las células cancerosas, tanto del tumor primario como de las metástasis que pudieran existir.