nanotecnología, nanomedicina
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| Las nanopartículas pueden ayudar a que los medicamentos contra el cáncer se dirijan a los tumores y eviten dañar las células sanas. Kateryna Kon/Biblioteca de fotografías científicas a través de Getty Images |
Cuando escuche la palabra "nanomedicina", podría recordar escenarios como los de la película de 1966 " Viaje fantástico ". 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 milmillonésima 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 que 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.
Si bien la nanomedicina ha tenido muchos éxitos, algunos investigadores como yo nos hemos sentido decepcionados por su desempeño general decepcionante en el cáncer. Para traducir mejor el éxito en el laboratorio a los tratamientos en la clínica, propusimos una nueva forma de diseñar medicamentos contra el cáncer usando nanomateriales. Usando esta estrategia, los científicos, desarrollaron un tratamiento que pudo lograr la remisión completa en ratones con cáncer de mama metastásico.
¿Qué es la nanomedicina?
La 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 de tamaño 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 las 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. Las pruebas rápidas de COVID-19 y las pruebas de embarazo utilizan nanopartículas de oro para formar la banda de color que indica un resultado positivo. Las imágenes por resonancia magnética, o MRI , a menudo usan 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. De hecho, el 65% de los ensayos clínicos que utilizan 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 se acumularan en los 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 ratones, no se ha demostrado que la mayoría de los medicamentos contra el cáncer de nanopartículas sean más efectivos 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, aunque Doxil , basado en nanopartículas, reduce el daño al corazón en comparación con otras opciones de quimioterapia, puede aumentar el riesgo de desarrollar el 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, los investigadores examinaron 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.
Según los hallazgos del estudio de laboratorio, propusieron diseñar nanopartículas para que sean más específicas para 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.
Usando estos criterios, diseñaron una inmunoterapia basada en nanopartículas para el cáncer de mama metastásico. Primero identificaron 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. Si bien los medicamentos podrían superar esta resistencia, no pueden acumularse lo suficiente en estas células para tener éxito. Así que los científicos diseñaron nanopartículas hechas de una proteína común llamada albúmina que podrían administrar medicamentos contra el cáncer directamente donde se encuentran estas células inmunosupresoras.
Cuando probaron el tratamiento basado en nanopartículas en ratones genéticamente modificados para tener cáncer de mama, pudieron eliminar el tumor y lograr la remisión completa. Todos los ratones seguían vivos 200 días después del nacimiento. Los investigadores tienen 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 medicamentos que usan nanopartículas, como las vacunas de ARNm de COVID-19 , ha despertado entusiasmo entre los investigadores y el público sobre su uso potencial en el tratamiento de varias otras enfermedades, incluidas las conversaciones sobre una futura vacuna contra el cáncer .
Sin embargo, no es lo mismo una vacuna para una enfermedad infecciosa que una vacuna para 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.
Fuente: Albumin nanoparticle containing a PI3Kγ inhibitor and paclitaxel in combination with α-PD1 induces tumor remission of breast cancer in mice. Science, May, 2022.
