Las nanopartículas rompen las barreras alrededor de los tumores y se dirigen a las células cancerosas

Las nanopartículas rompen las barreras alrededor de los tumores y se dirigen a las células cancerosas


Los tumores sólidos desarrollan una defensa molecular fuerte e impenetrable a su alrededor a medida que crecen. Por lo tanto, hacer pasar narcóticos a través de la barricada es extremadamente difícil.

Los científicos están desarrollando nanopartículas para romper las barreras alrededor de los tumores y atacar las células cancerosas.
Daniel Siegwart, Ph. D. Crédito de la imagen: UT Southwestern Medical Center

Para atacar las células cancerosas, los científicos de UT Southwestern ahora han desarrollado nanopartículas que pueden penetrar las barreras físicas alrededor de los tumores.

Cuando las nanopartículas entran, liberan su carga útil, que es un mecanismo de edición de genes que modifica el ADN del tumor para detener su desarrollo y estimular el sistema inmunológico.

El crecimiento y la metástasis de los cánceres de hígado y ovario en ratones fueron detenidos significativamente por las nuevas nanopartículas, como se publicó en nanotecnología de la naturaleza.

Según el investigador principal Daniel Siegwart, Ph.D., profesor asociado de bioquímica en UT Southwestern, el sistema ofrece una nueva dirección para aplicar la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9 al tratamiento del cáncer.

Aunque CRISPR ofrece un nuevo enfoque para el tratamiento del cáncer, la tecnología se ha visto gravemente obstaculizada por la baja eficiencia de la entrega de cargas útiles en los tumores.

dr. Daniel Siegwart, profesor asociado, bioquímica, UT Southwestern Medical Center

Gracias a la tecnología CRISPR-Cas9, los investigadores ya cuentan con un método para editar selectivamente el ADN en células vivas. La entrega de CRISPR-Cas9 a tumores sólidos ha resultado difícil, a pesar de la capacidad del sistema de edición de genes para alterar los genes responsables de causar cáncer.

dr. Siegwart y sus colegas están investigando y desarrollando nanopartículas lipídicas (LNP), pequeñas esferas de moléculas de grasa que pueden entregar cargas útiles moleculares al cuerpo humano, incluidas las vacunas actuales de ARNm COVID-19. En 2020, el grupo del Dr. Siegwart cómo las nanopartículas pueden dirigirse a tejidos específicos, lo que anteriormente había limitado el campo.

Los investigadores comenzaron con nanopartículas que ya habían modificado para ir al hígado en el trabajo actual para combatir el cáncer. Contenían una pequeña cantidad de ARN (ARN de interferencia, o siRNA para abreviar) que podría desactivar la quinasa de adhesión focal (FAK), un gen esencial para mantener la integridad estructural de las defensas físicas de ciertos tipos de cáncer.

Atacar FAK no solo debilita la barrera alrededor de los tumores y facilita que las nanopartículas entren en el tumor, sino que también allana el camino para las células inmunitarias.

Di Zhang, primer autor del estudio y becario postdoctoral, UT Southwestern Medical Center

Los investigadores integraron la tecnología CRISPR-Cas9, que podría modificar el gen PD-L1 en nanopartículas recién generadas. La proteína PD-L1, que inhibe la capacidad del sistema inmunitario para combatir los tumores, es producida en abundancia por muchas enfermedades malignas que utilizan este gen.

Los científicos han demostrado previamente que en algunas neoplasias malignas, la alteración del gen PD-L1 puede eliminar los frenos y permitir que el sistema inmunitario de una persona destruya las células cancerosas.

Se usaron cuatro modelos de ratones con cáncer de ovario e hígado para modelar al Dr. Siegwart, Dra. Zhang y sus colegas para evaluar. En primer lugar, demostraron que mediante el uso de siRNA para desactivar FAK, la matriz molecular alrededor de los tumores se volvió menos rígida y más permeable de lo habitual.

Luego se examinaron las células tumorales y se descubrió que varias otras nanopartículas habían alterado con éxito el gen PD-L1.

Los investigadores descubrieron que los tumores en ratones tratados con nanopartículas dirigidas tanto a FAK como a PD-L1 se redujeron a aproximadamente una octava parte del tamaño de los tumores tratados únicamente con nanopartículas vacías. Además, entraron más células inmunitarias en los tumores y los ratones tratados vivieron en promedio el doble de tiempo.

Se necesita más investigación para demostrar la seguridad y la utilidad de las nanopartículas en una variedad de tipos de tumores. Según los investigadores, el tratamiento podría usarse junto con inmunoterapias contra el cáncer conocidas que usan el sistema inmunitario para combatir los tumores.

dr. Siegwart dijo: «Después del éxito mundial de las vacunas LNP COVID-19, todos nos preguntamos qué más pueden hacer los LNP. Aquí hemos desarrollado nuevos LNP capaces de administrar simultáneamente múltiples tipos de fármacos genéticos para mejorar los resultados terapéuticos en el cáncer. Claramente, existe un gran potencial para que los medicamentos LNP traten diferentes tipos de enfermedades.

dr. Siegwart es cofundador y asesor de ReCode Therapeutics, que otorga licencias de propiedad intelectual a UT Southwestern.

Referencia de la revista:

Zhang, D. y otros. (2022) Mejora de la edición de genes CRISPR/Cas mediante la modulación de las propiedades mecánicas celulares para la terapia del cáncer. nanotecnología de la naturaleza. doi:10.1038/s41565-022-01122-3.

Fuente: https://www.utsouthwestern.edu/

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