Uso de nanostrellas de oro e inmunoterapia para tratamiento del cáncer y metástasis

El cáncer es una amenaza de gravedad para la vida humana,  ya que  provoca más de 7 millones de muertes cada año a nivel mundial.  La diseminación metastásica es la causa del 90% de las muertes por cáncer y las opciones de tratamiento actualmente disponibles, como la quimioterapia sistémica, carecen, en general, de eficacia.

En condiciones normales, el sistema inmunológico mantiene una estricta vigilancia inmunológica para proteger al organismo contra la proliferación de células cancerosas. Muchos tumores, sin embargo, sintetizan cantidades excesivas de una molécula llamada PD-L1, que inhibe a las células T citotóxicas, impidiendo que estos leucocitos destruyan a las células tumorales.

Como una forma eficaz de revertir la inmunosupresión mediada por tumores, se han diseñado anticuerpos anti-PD-1 / PD-L1 con efecto terapéutico para bloquear la interacción entre PD-L1 / PD-1. Se ha demostrado que el bloqueo PD-L1 representa una estrategia terapéutica prometedora utilizada en modelos de cáncer en animales.

La nanotecnología e inmunoterapia al servicio de la salud

El nuevo enfoque para tratar el cáncer se basa en la tecnología de inmunoterapia fototérmica, que ha sido desarrollada por un equipo de investigadores de la Duke University que usa láseres y nanoestrellas de oro para aumentar la temperatura de las células enfermas y poder así destruir tumores, con el uso combinado de un fármaco de características inmunoterapéuticas.

Se trata de una novedosa modalidad de dos vías denominada Synergistic Immuno Photothermal Nanotherapy (SYMPHONY), que tiene el potencial para erradicar de manera certera y segura aquellos tumores primarios, así como los focos metastáticos que se desarrollan a distancia. La terapia fototérmica se fundamenta en el conocido hecho de que las nanopartículas se acumulan en grandes cantidades dentro de un tumor debido a su elevada permeabilidad vascular.

Mientras que varios investigadores, en diversas partes del mundo, están llevando a cabo estudios basados en la utilización de nanopartículas, Tuan Vo-Dinh, profesor de ingeniería biomédica, profesor de química y director del  Fitzpatrick Institute for Photonics at Duke University ha sido un innovador, al desarrollar un tipo particular de nanopartículas llamadas nanoestrellas de oro, que aprovechan  la ventaja de su forma geométrica, ya que gracias a sus múltiples picos de gran agudeza, les proporciona una mayor capacidad  y eficiencia para capturar la energía del láser.  Este hecho les permite cumplir con su tarea con un menor tiempo de exposición, y aumentar su efectividad a niveles tisulares más profundos.

Como explica Vo-Dinh: «Los picos de las nonoestrellas funcionan como pararrayos, concentrando la energía electromagnética en sus puntas«(…)»Hemos experimentado con estos nanoestrellas de oro para tratar los tumores antes, pero queríamos saber si también podíamos tratar tumores que ni siquiera sabíamos que estaban allí o distantes, así como tumores indetectables que se han extendido por todo el cuerpo«.

En qué consistió el estudio

Los investigadores de Duke realizaron un experimento con ratones, en el cual les inyectaron células de cáncer de vejiga en ambas patas traseras. Después que los tumores crecieron, el equipo comenzó a tratarlos con distintas terapias,  pero sólo en una de las extremidades afectadas.

Para atacar aquellas células cancerosas alejadas del sitio de tratamiento, Vo-Dinh se asoció con sus colegas Brant Inman y Greg Palmer  de los Departments of Surgery and Radiation Oncology at Duke University Medical Center y Paolo Maccarini de Duke Biomedical Engineering, con los cuales procedieron a realizar una terapia combinada de nanoestrellas de oro con  inmunoterapia  basada en anticuerpos anti PD-L1,  que ha sido aprobada recientemente por la FDA para su uso terapéutico.

Resultados del estudio

Los sujetos que no recibieron tratamiento, fallecieron rápidamente a causa del cáncer. Lo mismo sucedió con aquellos que sólo fueron tratados con la fototerapia con nanoestrellas de oro, ya que esta terapia no tuvo efecto alguno sobre la extremidad que no recibió terapia alguna. Si bien, algunos ratones tuvieron una buena respuesta a la inmunoterapia con el fármaco anti PD-L1, que pudo contrarrestar los tumores de ambas patas, ninguno sobrevivió más allá de 49 días.

Por su parte, el grupo que recibió el tratamiento combinado de inmunoterapia más la la terapia fototérmica nanostar de oro evidenció mejores resultados, puesto que dos de ellos presentaron una curación completa del cáncer.

Este hecho lo explica Vo-Dinh:»Cuando un tumor muere, libera partículas que activan el sistema inmunológico para atacar los restos«(…)»Al destruir el tumor primario, activamos el sistema inmune contra las células cancerosas restantes, ya que la inmunoterapia les impidió ocultarse«.

Esta terapia combinada mostró resultados tan efectivos, que  un ratón sigue vivo a casi un año de la experiencia, sin recurrencia del cáncer. Es más, este estudio fue probado más allá, porque después de  un mes, los investigadores inyectaron más células cancerosas al roedor, pero su sistema inmunitario las reconoció, atacó y destruyó sin dificultad alguna, lo que evidenció un efecto de vacuna por parte del fármaco en el ratón curado.En palabras de  Vo-Dinh:»Esta es nuestra meta, nuestro sueño”.

Esta experiencia pone de manifiesto que la potente combinación también atacó los tumores satélites y las células cancerosas distantes, lo que dio por resultado una cura completa de dos sujetos y dejando inmune al otro ratón contra estas células tumorales.

«El tratamiento del cáncer ideal es no invasivo, seguro y utiliza múltiples enfoques. También intentamos activar el propio sistema inmunológico del paciente para erradicar tumores metastásicos residuales.Si podemos crear una inmunidad contra el cáncer a largo plazo, entonces realmente tendríamos una cura«. Expresó Vo-Dinh.

Planes a futuro

Los investigadores de la Duke University ahora planean seguir con cohortes más grandes y asociarse con otros científicos para probar el tratamiento en modelos del ratón en otros tipos de cánceres, como de cerebro, pulmón y mama.