Investigadores financiados por el Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería han diseñado un sistema de transporte de nanopartículas para la entrega de genes que destruye los gliomas cerebrales mortales en un modelo de rata, extendiendo significativamente la vida de los animales tratados. Las nanopartículas están llenas de genes para una enzimaque convierte un profármaco llamado ganciclovir en un potente destructor de las células de glioma.
El glioma es uno de los cánceres humanos más letales, con una tasa de supervivencia de cinco años de solo 12% y sin tratamiento confiable. Los avances en la comprensión de los procesos moleculares que causan estos tumores han dado como resultado terapias destinadas a administrar genes específicos entumores: genes que producen proteínas para matar o suprimir el crecimiento del tumor. Actualmente, este enfoque depende en gran medida del uso de virus para administrar los genes antitumorales a las células cancerosas diana. Desafortunadamente, el suministro viral presenta riesgos de seguridad significativos, incluida la toxicidad y la activación.del sistema inmunitario del paciente contra el virus, y la posibilidad de que el virus mismo estimule el desarrollo de tumores.
"Los esfuerzos para tratar el glioma con medicamentos tradicionales y radioterapia no han tenido mucho éxito", dice Jessica Tucker, Ph.D., Directora de NIBIB para el Programa de Sistemas y Dispositivos de Suministro de Genes y Medicamentos ". La capacidad de administrar genes con éxito".El uso de estas nanopartículas biodegradables, en lugar de virus potencialmente dañinos, es un paso significativo que revitaliza el potencial de la terapia génica para tratar los gliomas mortales y otros tipos de cáncer ".
Jordan Green, Ph.D., del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del trabajo, y su equipo internacional describen sus hallazgos en la edición del 24 de febrero de ACS Nano . Los colaboradores incluyen colegas de los Departamentos de Neurocirugía, Oncología, Oftalmología y Patología de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, así como el Hospital Tang Du en China, la Universidad del Negevin, Israel y el Instituto Neurológico C. Besta enItalia.
Las nanopartículas biodegradables han demostrado ser prometedoras recientemente como un método para enviar genes a las células. Su uso para la entrega evita muchos de los problemas asociados con la entrega de genes virales. Para demostrar la entrega libre de virus, el primer objetivo del grupo era desarrollar una nanopartícula quepodría transportar eficientemente el ADN que codifica un gen conocido como HSVtk en las células. El gen HSVtk produce una enzima que convierte el compuesto ganciclovir, que por sí solo no tiene efecto sobre las células cancerosas, en un compuesto que es tóxico para dividir activamente las células cancerosas del cerebro.
Se probaron varias estructuras de polímeros para determinar su capacidad de administrar ADN en dos líneas celulares de glioma de rata. Entre los muchos polímeros que se probaron, se descubrió que el conocido como PBAE 447 era el más eficiente para administrar el gen HSVtk en la rata cultivadacélulas de glioma. Además, cuando se combinan con ganciclovir, las nanopartículas que codifican HSVtk fueron 100% efectivas para matar ambas líneas celulares de glioma cultivadas en el laboratorio.
Luego, el sistema de terapia génica se probó en ratas vivas con gliomas cerebrales. Debido a que es importante que las nanopartículas se diseminen por todo el tumor, se infundieron en los gliomas de rata mediante un suministro de convección mejorada CED. El método implica la inyecciónen el tumor y la aplicación de un gradiente de presión, que dispersa eficientemente las nanopartículas a través de los tumores.
Para probar la capacidad de matar tumores del sistema, se administró a las ratas portadoras de tumores la administración sistémica de ganciclovir durante dos días, luego se usó CED para infundir las nanopartículas que codifican HSVtk en los gliomas de rata, y el tratamiento con ganciclovir sistémico continuó duranteocho días más. El tratamiento resultó en la reducción de los tumores y un aumento significativo en la supervivencia en comparación con los animales de control que portan glioma que no recibieron el tratamiento combinado.
"Los resultados proporcionan la primera demostración de un método exitoso de nanomedicina no viral para el tratamiento HSVtk / ganciclovir del cáncer cerebral", afirmó Green. "Los próximos pasos incluirán mejorar la eficiencia de este sistema de administración de nanopartículas y evaluar la tecnología en cerebro adicionalmodelos animales con cáncer "
En el futuro, los investigadores prevén que los médicos administrarían esta terapia durante la cirugía comúnmente utilizada para tratar el glioma en humanos. También están interesados en probar la capacidad de administrar otros genes que matan el cáncer y si las nanopartículas podrían administrarse con éxito de forma sistémica- lo que podría ampliar el uso de la terapia para una amplia gama de tumores sólidos y cánceres sistémicos.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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