Reducen el tamaño de los tumores a través de nanorobots

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La nanomedicina es una nueva y prometedora rama de la medicina que busca combinar las ventajas de la nanotecnología para abrir vías completamente nuevas para tratamientos de avanzada, como la fabricación de nanopartículas a escala molecular, para el diagnóstico y tratamiento de patologías especialmente difíciles de combatir, como es el cáncer.

La  arquitectura de los nanorobots se basa en elementos constructores provenientes del ADN, que se puede plegar por sí mismo en todo tipo de formas y tamaños, a una escala 1,000 veces más pequeña que el ancho de un cabello humano, pero su principal limitante había sido el encontrar y destruir tumores cancerosos sin dañar a las células sanas.

Con la tecnología disponible, los actuales robots a nanoescala tienen el enorme potencial de constituir sistemas inteligentes para la administración de fármacos que responden a los factores desencadenantes de tipo molecular altamente específico.

El estudio

En un avance enorme en el campo de la nanomedicina, un grupo de científicos de la Arizona State University, en colaboración con investigadores del National Center for Nanoscience and Tecnology (NCNST) de la Chinese Academy of Science han programado de manera exitosa nanorobots para reducir tumores al cortar su suministro sanguíneo.

Esta exitosa demostración de tecnología constituye el primer estudio de su clase en mamíferos,  utilizando modelos animales de cáncer mamario, de ovario y de pulmón, que se publicó en la revista Nature Biotechnology.

Según explica Hao Yan, director del ASU Biodesign Institute´s Center for Molecular Design and Biometics y profesor de Milton Glick en la School of Molecular Sciences. “Hemos desarrollado el primer sistema totalmente autónomo de ADN robótico para un diseño de fármacos muy preciso y terapia dirigida contra el cáncer” “Además, esta tecnología es una estrategia que puede usarse para muchos tipos de cáncer, ya que todos los vasos sanguíneos sólidos que alimentan a los tumores son esencialmente iguales“.

Búsqueda y coagulación específica

Este trabajo comenzó hace unos cinco años a tras, cuando los investigadores del NCNST querían bloquear de manera específica la irrigación sanguínea a un tumor, a través de la inducción de la coagulación sanguínea en múltiples tumores sólidos, al emplear nanovehículos basados ​​en ADN.

Yan es un experto en el campo del origami de ADN, con lo que ha optimizado el diseño, logrando un sistema robótico totalmente programable, capaz de realizar su misión de manera autónoma, creando una estrategia para buscar y matar de manera muy selectiva a las células que constituyen el tumor.

El equipo, para crear estos nanorobots, unió un promedio de cuatro moléculas de trombina a un andamio de ADN plano. A continuación, esta hoja plana se plegó sobre sí misma, formando un tubo hueco de 90 por 60 nanómetros. Luego, fueron inyectados vía intravenosa en un ratón, para dirigirse a través del torrente sanguíneo al sitio de los tumores.

La clave empleada para programar un nanorobot que ataque de manera específica a las células cancerosas era incluir un aptámero de ADN, que apuntara específicamente a una proteína blanco llamada nucleolina, cuya síntesis en grandes cantidades solo se produce en la superficie de las células endoteliales cancerosas.

Una vez que esta partícula se ha unido a la superficie de los vasos sanguíneos que irrigan al tumor, la trombina se activa, bloqueando el flujo sanguíneo al activar la cascada de la coagulación en la sangre que se encuentra dentro de los vasos que alimentan la masa tumoral, impidiendo así la irrigación y ocasionando su muerte.

En dos días, se evidenció una trombosis avanzada, y a los tres días, se observaron trombos en todos los vasos que irrigaban a los tumores.

Los nanorobots trabajaron de manera rápida, al juntarse en grandes cantidades para rodear y unirse rápidamente al tumor unas horas después de la inyección.

Eficacia y seguridad

El equipo demostró que los nanorobots eran seguros y efectivos en la reducción de tumores, al bloquear su irrigación sanguínea y generar daño al tejido tumoral dentro de las 24 horas, sin afectar a los tejidos sanos, ni  se diseminarse al cerebro, donde podrían causar efectos secundarios graves como una hemorragia cerebral.

Después de atacar los tumores, la mayoría de los nanorobots se aclararon y degradaron en el organismo después de 24 horas.

Además, en el modelo de ratón con melanoma, se observó que tres de ocho ratones que recibieron la terapia con nanorobots mostraron una remisión completa de los tumores, duplicando el del tiempo de supervivencia que se extendió de 20,5 a 45 días.

También realizaron la prueba en un modelo primario de cáncer de pulmón de ratón, que imita el curso clínico humano de pacientes con dicha neoplasia, que mostró una reducción de los tejidos tumorales después de un tratamiento de dos semanas.

Enormes perspectivas para estas “nanocreaciones”

Para Yan, el importante hito del estudio representa el comienzo de la nanomedicina aplicada al cáncer:”El nanorobot ADN de entrega de trombina constituye un avance importante en la aplicación de la nanotecnología del ADN para la terapia del cáncer“, “En un modelo de ratón con melanoma, el nanorobot no solo afectó al tumor primario sino que también evitó la formación de metástasis, mostrando un prometedor potencial terapéutico“.”Las combinaciones de diferentes nanorobots racionalmente diseñados que llevan varios agentes pueden ayudar a lograr el objetivo final de la investigación del cáncer: la erradicación de tumores sólidos y metástasis vascularizadas. Además, la estrategia actual puede desarrollarse como una plataforma de suministro de fármacos para el tratamiento de otras enfermedades mediante la modificación de la geometría de las nanoestructuras, los grupos de selección y las cargas transportadas“.

Actualmente Yan y sus colaboradores buscan activamente socios clínicos para desarrollar aún más esta promisoria tecnología.