Glioblastoma multiforme, un cáncer del cerebro también conocido como "tumores de pulpo" debido a la forma en que las células cancerosas extienden sus zarcillos al tejido circundante, es prácticamente inoperable, resistente a las terapias y siempre mortal, generalmente dentro de los 15 meses deinicio. Cada año, el glioblastoma multiforme GBM mata a aproximadamente 15,000 personas en los Estados Unidos. Uno de los principales obstáculos para el tratamiento es la barrera hematoencefálica, la red de vasos sanguíneos que permite que los nutrientes esenciales ingresen al cerebro pero bloquea el paso deotras sustancias. Lo que se necesita desesperadamente es un medio para transportar eficazmente los medicamentos terapéuticos a través de esta barrera. Un experto en nanociencia del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Berkeley Lab puede tener la solución.
Ting Xu, un científico de polímeros de la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab que se especializa en materiales bio / nano híbridos de autoensamblaje, ha desarrollado una nueva familia de nanoportadores formados a partir del autoensamblaje de péptidos y polímeros anfifílicos. Llamado "3HM" porestas nuevas nanoportadoras de espiral helicoidal de tres hélices cumplen con todos los requisitos de tamaño y estabilidad para administrar eficazmente un medicamento terapéutico a los tumores GBM.Los anfifílicos son compuestos químicos que presentan propiedades tanto hidrofílicas amantes del agua como lipofílicas amantes de la grasa.Las micelas son agregados esféricos de anfifílicos.
En una reciente colaboración entre Xu, Katherine Ferrara de la Universidad de California UC Davis, y John Forsayeth y Krystof Bankiewicz de UC San Francisco, se probaron nanoportadores 3HM en tumores GBM en ratas. Utilizando la forma radiactiva de cobre cobre-64 en combinación con la tomografía por emisión de positrones PET y la resonancia magnética MRI, la colaboración demostró que 3HM puede cruzar la barrera hematoencefálica y acumularse dentro de los tumores GBM a casi el doble de la tasa de concentración de los nanoportadores actuales aprobados por la FDA.
"Nuestros nanoportadores 3HM muestran muy buenos atributos para el tratamiento de cánceres cerebrales en términos de circulación larga, penetración tumoral profunda y baja acumulación en órganos fuera del objetivo como el hígado y el bazo", dice Xu, quien también tiene una cita conjuntacon los Departamentos de Ciencias e Ingeniería de Materiales y Química de UC Berkeley ". El hecho de que 3HM pueda atravesar la barrera hematoencefálica de ratas portadoras de GBM y acumularse selectivamente dentro del tejido tumoral, abre la posibilidad de tratar GBM a través de la administración intravenosa de fármacos.que las medidas invasivas. Si bien todavía hay mucho que aprender sobre por qué 3HM puede hacer lo que hace, hasta ahora todos los resultados han sido muy positivos ".
Las células gliales brindan soporte físico y químico a las neuronas. Aproximadamente el 90 por ciento de todas las células del cerebro son células gliales que, a diferencia de las neuronas, experimentan un ciclo de nacimiento, diferenciación y mitosis. Al someterse a este ciclo, las células gliales son vulnerables avolviéndose cancerosas. Cuando lo hacen, como sugiere el nombre "multiforme", pueden adoptar diferentes formas, lo que a menudo dificulta la detección hasta que los tumores son peligrosamente grandes. Las múltiples formas de una célula gliante cancerosa también dificultan la identificación y localizacióntodos los zarcillos de la célula. La eliminación o destrucción de la masa tumoral principal mientras se dejan intactos estos zarcillos es una terapia ineficaz: al igual que la mítica Hydra, los zarcillos producirán nuevos tumores.
Aunque existen medicamentos terapéuticos aprobados por la FDA para el tratamiento de GBM, estos tratamientos han tenido poco impacto en la tasa de supervivencia del paciente porque la barrera hematoencefálica ha limitado la acumulación de terapias dentro del cerebro. Por lo general, las terapias GBM se transportan a través del cerebro sanguíneobarrera en liposomas especiales que tienen un tamaño aproximado de 110 nanómetros. Los nanoportadores 3HM desarrollados por Xu y su grupo tienen un tamaño de solo unos 20 nanómetros. Su tamaño más pequeño y su estructura jerárquica única le dio a los nanoportadores 3HM un acceso mucho mayor a los tumores GBM de ratas que 110-liposomas nanométricos en las pruebas realizadas por Xu y sus colegas.
"3HM es un producto de investigación básica en la interfaz de la ciencia de los materiales y la biología", dice Xu. "Cuando comencé en Berkeley, exploré los nanomateriales híbridos basados en proteínas, péptidos y polímeros como una nueva familia de biomateriales. DuranteEn el proceso de comprender el ensamblaje jerárquico de los conjugados péptido-polímero anfifílico, mi grupo y yo notamos un comportamiento inusual de estas micelas, especialmente su inusual estabilidad cinética en el rango de tamaño de 20 nanómetros. Examinamos las necesidades críticas de nanoportadores con estos atributos e identificamosel tratamiento del cáncer de GBM como una posible aplicación "
Copper-64 se usó para etiquetar tanto a 3HM como a nanoportadores de liposomas para estudios sistemáticos de PET y MRI para descubrir cómo el tamaño de un nanoportador podría afectar la farmacocinética y la biodistribución en ratas con tumores GBM. Los resultados no solo confirmaron la efectividad de 3HM como GBMvasos de suministro, también sugieren que las imágenes de PET y MRI de la distribución de nanopartículas y la cinética tumoral se pueden utilizar para mejorar el diseño futuro de nanopartículas para el tratamiento de GBM.
"Pensé que nuestros materiales híbridos 3HM podrían brindar nuevas oportunidades terapéuticas para GBM, pero no esperaba que sucediera tan rápido", dice Xu, a quien se le ha otorgado una patente por la tecnología 3HM.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Original escrito por Lynn Yarris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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