Los investigadores han ideado una manera de hacer que las células cancerígenas sean más susceptibles a ciertos tipos de tratamiento contra el cáncer, recubriendo las células con nanopartículas antes de administrar fármacos. Al amarrar cientos de pequeñas partículas a las superficies de las células tumorales, los investigadores hicieron que las células fueran mucho más vulnerables al ataque de un principio activo llamado TRAIL que provoca que las células cancerosas se suiciden.
Los investigadores del MIT han ideado una manera de hacer que las células cancerígenas sean más susceptibles a ciertos tipos de tratamiento contra el cáncer, recubriendo las células con nanopartículas antes de administrar fármacos.
Al amarrar cientos de pequeñas partículas a las superficies de las células tumorales en presencia de una fuerza mecánica, los investigadores hicieron las células mucho más vulnerables al ataque de una droga que provoca que las células cancerígenas se suiciden. Parece que las nanopartículas atadas aumentan las fuerzas ejercidas sobre las células por el flujo de sangre, lo que hace que las células tengan más probabilidades de morir.
«Cuando se unen muchas partículas a las membranas de estas células y luego se exponen a fuerzas que imitan a las del cuerpo humano, como el flujo sanguíneo, estas terapias se vuelven más eficaces. Es una forma de amplificar las fuerzas sobre las células utilizando materiales poliméricos,» Dice Michael Mitchell, postdoctorado en el Instituto Koch del Instituto de Investigación Cáncer Integrativo del MIT y autor principal del estudio.
En pruebas en ratones, los investigadores descubrieron que las nanopartículas atadas hicieron que el fármaco inductor al suicidio celular sea un 50 por ciento más eficaz, y esta combinación eliminó hasta el 90 por ciento de las células tumorales en los ratones.
Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch en el MIT, es el autor principal del artículo, que aparece en la edición del 20 de marzo de este año de Nature Communications.
Mejora de la muerte celular
Además de estudiar los rasgos genéticos y bioquímicos anormales de los tumores, científicos e ingenieros han examinado en los últimos años cómo las características físicas de los tumores contribuyen a la progresión de la enfermedad. Los tumores sólidos explotan fuerzas físicas, tales como su mayor rigidez y alteración del flujo sanguíneo, para mejorar su supervivencia y crecimiento. Las fuerzas ejercidas por el flujo de sangre y fluido en los tejidos blandos también afectan el comportamiento del cáncer y una variedad de células huésped.
En el nuevo estudio, el equipo del MIT se propuso determinar si las fuerzas físicas tales como las que se ejercieron por el flujo sanguíneo podrían influir en cómo los tumores responden al tratamiento farmacológico. Se centraron en un medicamento experimental conocido como TRAIL, que es una proteína que encontramos en diferentes células del sistema inmunológico. TRAIL es un miembro de una familia de factores de necrosis tumoral que se unen a los receptores de muerte en las membranas celulares, enviándoles una señal que estimula la apoptosis, o la muerte celular programada.
Los experimentos iniciales revelaron que las células cancerígenas se volvieron más susceptibles a este fármaco después de haber sido expuestas a fuerzas de cizallamiento a partir de fluidos fisiológicos. «Bajo estas condiciones de flujo, más células tumorales comenzaron a morir en presencia de la terapéutica«, dice Mitchell.
Eso llevó a los investigadores a la hipótesis de que podrían hacer las células aún más susceptibles al tratamiento mediante el aumento de las fuerzas que actúan sobre ellos. Una forma de hacerlo es unir pequeñas partículas a las superficies de las células. Actuando como pelotas en una cuerda, las partículas atadas golpean y tiran a la superficie de la célula del tumor a medida que la sangre fluye, haciendo que las células sean más susceptibles a la señal de muerte celular del fármaco.
Las partículas, que se pueden inyectar en el torrente sanguíneo, están hechas de polímeros biodegradables conocidos como PLGA. Estas partículas se recubren con otro polímero, PEG, que está marcado con un anticuerpo específico de las proteínas encontradas en las superficies de las células tumorales, lo que les permite estar atados a la superficie.
En pruebas en ratones, los investigadores encontraron que la fijación de partículas a las células tumorales y luego tratarlos con TRAIL mató las células tumorales metastásicas en el torrente sanguíneo y también redujo la progresión de los tumores sólidos en ratones. Los investigadores probaron partículas que iban de 100 nanómetros a 1 micrómetro y encontraron que las más grandes eran más efectivas. Además, a medida que un mayor número de partículas se ató a la superficie, más células murieron.
El efecto del tratamiento parece ser específico de las células tumorales y no induce la apoptosis en células sanas, dicen los investigadores.
Interacciones forzadas
Los investigadores creen que las partículas pueden mejorar los efectos de TRAIL mediante la compresión de la cubierta de las moléculas que normalmente rodea las células tumorales, lo que facilita la interacción del fármaco con los receptores en la superficie celular que giran en la vía de la muerte celular.
«Cuando se expone a las células a las fuerzas y luego estas partículas están bajando en la célula, podrían aplastar todas estas moléculas en la superficie. Entonces el receptor puede entrar en mejor contacto con TRAIL para inducir la muerte de las células tumorales», dice Mitchell.
El equipo del MIT está explorando la posibilidad de usar este enfoque en combinación con otros fármacos que estimulan una respuesta inmune, como los medicamentos que inducen una «tormenta de citoquinas», una gran liberación de sustancias químicas de señalización que atrae a muchas células inmunes al sitio para el suicidio de la células cancerígenas.
«Estamos muy interesados en enfoques combinados donde se puede golpear las células tumorales con muchas terapias basadas en el sistema inmunológico y luego explotar las fuerzas físicas que estas células están expuestas, como una nueva forma de matarlos», dice Mitchell.
