Las nanopartículas son el futuro de la medicina: los investigadores están experimentando con nuevas formas de diseñar tratamientos con partículas diminutas para el cáncer

<clase de rango=Las nanopartículas pueden ayudar a que los medicamentos contra el cáncer se dirijan a los tumores y eviten dañar las células sanas. Kateryna Kon/Science Photo Library a través de Getty Images” src=”https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/6JBfoXQD9AuJREFXg3fMwg–/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTcwNTtoPTQ3MA–/https://s.yimg.com/uu/api/res/1.2/HeWBRvRjiJaro35YCZbH5w–~B/aD05NTk7dz0xNDQwO2FwcGlkPXl0YWNoeW9u/https://media.zenfs.com/en/the_conversation_us_articles_815/a7e67549e19d2fdc7c7e7c00f6878c1e” data-src=”https://s.yimg.com/ny/api/res/1.2/6JBfoXQD9AuJREFXg3fMwg–/YXBwaWQ9aGlnaGxhbmRlcjt3PTcwNTtoPTQ3MA–/https://s.yimg.com/uu/api/res/1.2/HeWBRvRjiJaro35YCZbH5w–~B/aD05NTk7dz0xNDQwO2FwcGlkPXl0YWNoeW9u/https://media.zenfs.com/en/the_conversation_us_articles_815/a7e67549e19d2fdc7c7e7c00f6878c1e”/>

Cuando escuche la palabra “nanomedicina”, podría recordar escenarios como los de la película de 1966 “viaje fantastico.” La película retrata a un equipo médico reducido para viajar en una nave robótica microscópica a través del cuerpo de un hombre para eliminar un coágulo de sangre en su cerebro.

La nanomedicina aún no ha alcanzado ese nivel de sofisticación. Aunque los científicos pueden generar nanomateriales más pequeños que varios nanómetros (el “nano” indica una mil millonésima parte de un metro), la nanotecnología actual no ha sido capaz de generar robótica electrónica funcional lo suficientemente pequeña como para inyectarla de forma segura en el torrente sanguíneo. Pero desde el concepto de nanotecnología se introdujo por primera vez en la década de 1970, ha dejado su huella en muchos productos cotidianos, incluidos productos electrónicos, telas, alimentos, procesos de tratamiento de agua y aire, cosméticos y medicamentos. Dados estos éxitos en diferentes campos, muchos investigadores médicos estaban ansiosos por utilizar la nanotecnología para diagnosticar y tratar enfermedades.

soy un científico farmacéutico que se inspiró en la promesa de la nanomedicina. mi laboratorio ha trabajado en el desarrollo de tratamientos contra el cáncer utilizando nanomateriales durante los últimos 20 años. Si bien la nanomedicina ha tenido muchos éxitos, algunos investigadores como yo nos hemos sentido decepcionados por su rendimiento general decepcionante en cáncer Para trasladar mejor el éxito en el laboratorio a los tratamientos en la clínica, propusimos un nueva forma de diseñar Medicamentos contra el cáncer utilizando nanomateriales. Usando esta estrategia, nos desarrolló un tratamiento que fue capaz de lograr la remisión completa en ratones con cáncer de mama metastásico.

¿Qué es la nanomedicina?

Nanomedicina se refiere al uso de materiales a nanoescala para diagnosticar y tratar enfermedades. Algunos investigadores definen la nanomedicina como cualquier producto médico que utilice nanomateriales de menos de 1000 nanómetros. Otros usan el término de manera más restringida para referirse a medicamentos inyectables que usan nanopartículas de menos de 200 nanómetros. Algo más grande puede no ser seguro para inyectar en el torrente sanguíneo.

Varios nanomateriales se han utilizado con éxito en vacunas. Los ejemplos más conocidos en la actualidad son los Vacunas de ARNm de Pfizer-BioNTech y Moderna COVID-19. Estas vacunas utilizaron una nanopartícula hecha de lípidos, o ácidos grasos, que ayuda a transportar el ARNm a donde debe ir en el cuerpo para desencadenar una respuesta inmunitaria.

Los investigadores también han utilizado nanomateriales con éxito en diagnósticos e imágenes médicas. Prueba rápida de COVID-19 y prueba de embarazo use nanopartículas de oro para formar la banda de color que indica un resultado positivo. Imágenes por resonancia magnética o MRIa menudo utiliza nanopartículas como agentes de contraste que ayudan a que una imagen sea más visible.

Se han aprobado varios medicamentos basados ​​en nanopartículas para el tratamiento del cáncer. Doxil (doxorrubicina) y Abraxane (paclitaxel) son medicamentos de quimioterapia que utilizan nanomateriales como mecanismo de administración para mejorar la eficacia del tratamiento y reducir los efectos secundarios.

Cáncer y nanomedicina

El potencial de la nanomedicina para mejorar la eficacia de un medicamento y reducir su toxicidad es atractivo para los investigadores del cáncer que trabajan con medicamentos contra el cáncer que a menudo tienen fuertes efectos secundarios. En efecto, 65% de los ensayos clínicos con nanopartículas se centran en el cáncer.

La idea es que los medicamentos contra el cáncer de nanopartículas podrían actuar como misiles biológicos que destruyen los tumores y minimizan el daño a los órganos sanos. Debido a que los tumores tienen vasos sanguíneos con fugas, los investigadores creen que esto permitiría que las nanopartículas acumularse en tumores. Por el contrario, dado que las nanopartículas pueden circular en el torrente sanguíneo durante más tiempo que los tratamientos tradicionales contra el cáncer, podrían acumularse menos en los órganos sanos y reducir la toxicidad.

Aunque estas estrategias de diseño han tenido éxito en modelos de ratón, la mayoría de los medicamentos contra el cáncer de nanopartículas han no se ha mostrado ser más eficaz que otros medicamentos contra el cáncer. Además, mientras que algunos medicamentos basados ​​en nanopartículas pueden reducir la toxicidad en ciertos órganos, pueden aumentar la toxicidad en otros. Por ejemplo, mientras que la tecnología basada en nanopartículas Doxil disminuye el daño al corazón en comparación con otras opciones de quimioterapia, puede aumentar el riesgo de desarrollar síndrome mano-pie.

Mejora de los medicamentos contra el cáncer basados ​​en nanopartículas

Para investigar formas de mejorar la forma en que se diseñan los medicamentos contra el cáncer basados ​​en nanopartículas, mi equipo de investigación y yo examinó qué tan bien cinco medicamentos contra el cáncer basados ​​en nanopartículas aprobados se acumulan en los tumores y evitan las células sanas en comparación con los mismos medicamentos contra el cáncer sin nanopartículas. Con base en los hallazgos de nuestro estudio de laboratorio, propusimos que diseñar nanopartículas para ser mas especifico a su objetivo previsto podría mejorar su traducción de modelos animales a personas. Esto incluye la creación de nanopartículas que aborden las deficiencias de un medicamento en particular, como los efectos secundarios comunes, y se centren en los tipos de células a las que deberían dirigirse en cada tipo de cáncer en particular.

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Con estos criterios, diseñamos un inmunoterapia basada en nanopartículas para el cáncer de mama metastásico. Primero identificamos que el cáncer de mama tiene un tipo de célula inmunitaria que suprime la respuesta inmunitaria, lo que ayuda a que el cáncer se vuelva resistente a los tratamientos que estimulan el sistema inmunitario para atacar los tumores. Presumimos que, si bien los medicamentos podrían superar esta resistencia, no pueden acumularse lo suficiente en estas células para tener éxito. Así que diseñamos nanopartículas hechas de una proteína común llamada albúmina que podrían administrar medicamentos contra el cáncer directamente donde se encuentran estas células inmunosupresoras.

Cuando probamos nuestro tratamiento basado en nanopartículas en ratones genéticamente modificados para tener cáncer de mama, pudimos eliminar el tumor y lograr una remisión completa. Todos los ratones seguían vivos 200 días después del nacimiento. Tenemos la esperanza de que eventualmente se traducirá de modelos animales a pacientes con cáncer.

El futuro brillante pero realista de la nanomedicina

El éxito de algunos fármacos que utilizan nanopartículas, como el Vacunas de ARNm de COVID-19ha suscitado entusiasmo entre los investigadores y el público acerca de su uso potencial en el tratamiento de varias otras enfermedades, incluidas las conversaciones sobre un futuro vacuna contra el cancer. Sin embargo, una vacuna para una enfermedad infecciosa es no es el mísmo como vacuna contra el cáncer. Las vacunas contra el cáncer pueden requerir diferentes estrategias para superar la resistencia al tratamiento. Inyectar una vacuna basada en nanopartículas en el torrente sanguíneo también presenta desafíos de diseño diferentes a los de la inyección en el músculo.

Si bien el campo de la nanomedicina ha progresado mucho en la obtención de medicamentos o diagnósticos fuera del laboratorio y en la clínica, todavía tiene un largo camino por recorrer. Aprender de los éxitos y fracasos del pasado puede ayudar a los investigadores a desarrollar avances que permitan a la nanomedicina cumplir su promesa.

Este artículo se vuelve a publicar de La conversación, un sitio de noticias sin fines de lucro dedicado a compartir ideas de expertos académicos. Fue escrito por: sol duxin, Universidad de Michigan.

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