Los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio están trabajando en una nueva forma de tratar el cáncer resistente a los medicamentos que los antiguos griegos aprobarían, solo que no es un caballo de Troya, sino un ADN que oculta la fuerza invasora.
En este caso, la fuerza invasora es un medicamento contra el cáncer común.
En las pruebas de laboratorio, las células leucémicas que se habían vuelto resistentes al medicamento lo absorbieron y murieron cuando el medicamento se ocultó en una cápsula hecha de ADN plegado.
Anteriormente, otros grupos de investigación han utilizado la misma técnica de empaquetado, conocida como "origami de ADN", para frustrar la resistencia a los medicamentos en tumores sólidos. Esta es la primera vez que los investigadores demuestran que la misma técnica funciona en las células de leucemia resistentes a los medicamentos.
Desde entonces, los investigadores comenzaron a probar la cápsula en ratones y esperan pasar a los ensayos de cáncer humano en unos pocos años. Sus primeros resultados aparecen en la revista pequeño .
El estudio incluyó un modelo preclínico de leucemia mieloide aguda LMA que ha desarrollado resistencia contra el medicamento daunorrubicina. Específicamente, cuando las moléculas de daunorrubicina ingresan a una célula de LMA, la célula las reconoce y las bombea hacia afuera a través de aberturas en elpared celular. Es un mecanismo de resistencia que el coautor del estudio John Byrd del Centro Médico Wexner de la Universidad Estatal de Ohio en comparación con las bombas de sumidero que extraen agua de un sótano.
Él y Carlos Castro, profesor asistente de ingeniería mecánica, lideraron una colaboración centrada en ocultar la daunorrubicina dentro de una especie de caballo de Troya molecular que puede evitar las bombas para que no puedan expulsar el medicamento de la célula.
"Las células cancerosas tienen formas novedosas de resistir los medicamentos, como estas bombas, y la parte emocionante de empaquetar el medicamento de esta manera es que podemos evitar esas defensas para que el medicamento se acumule en la célula cancerosa y haga que muera", dijoByrd, profesor de medicina interna y director de la División de Hematología. "Potencialmente, también podemos adaptar estas estructuras para hacer que entreguen medicamentos selectivamente a las células cancerosas y no a otras partes del cuerpo donde pueden causar efectos secundarios".
"Las nanoestructuras de origami de ADN tienen un gran potencial para el suministro de medicamentos, no solo para hacer vehículos de suministro de medicamentos efectivos, sino que permiten nuevas formas de estudiar el suministro de medicamentos. Por ejemplo, podemos variar la forma o la rigidez mecánica de una estructura con mucha precisión yvea cómo eso afecta la entrada a las células ", dijo Castro, director del Laboratorio de Nanoingeniería y Biodiseño.
En las pruebas, los investigadores descubrieron que las células de AML, que previamente habían demostrado resistencia a la daunorrubicina, absorbieron efectivamente las moléculas del fármaco cuando se ocultaron dentro de pequeñas cápsulas de ADN en forma de varilla. Bajo el microscopio, los investigadores rastrearon las cápsulas dentro de las célulascon etiquetas fluorescentes.
Cada cápsula mide aproximadamente 15 nanómetros de ancho y 100 nanómetros de largo, aproximadamente 100 veces más pequeña que las células cancerosas que está diseñada para infiltrarse. Con cuatro compartimentos interiores huecos y abiertos, parece menos una píldora que un humano tragaría y máscomo un bloque de ceniza alargado.
El investigador postdoctoral Christopher Lucas dijo que el diseño maximiza el área de superficie disponible para transportar el medicamento. "La forma en que funciona la daunorrubicina es que se pliega en el ADN de la célula cancerosa y evita que se replique. Así que diseñamos una estructura de cápsula que tendría muchospares de bases de ADN accesibles para que se puedan meter. Cuando la cápsula se descompone, las moléculas del fármaco se liberan para inundar la célula ".
El equipo de Castro diseñó las cápsulas para que fueran fuertes y estables, de modo que no se desintegraran por completo y liberaran la mayor parte de las drogas hasta que fuera demasiado tarde para que la célula las escupiera.
Y eso fue lo que vieron con un microscopio de fluorescencia: las células atrajeron las cápsulas hacia los orgánulos que normalmente las digerirían, si fueran comida. Cuando las cápsulas se descompusieron, las drogas inundaron las células y causaron su desintegración. La mayoríalas células murieron dentro de las primeras 15 horas después de consumir las cápsulas.
Este trabajo es el primer esfuerzo para los ingenieros en el laboratorio de Castro para desarrollar una aplicación médica para las estructuras de origami de ADN que han estado construyendo.
Aunque el ADN se llama estereotípicamente los "bloques de construcción de la vida", los ingenieros de hoy usan el ADN natural y sintético como bloques de construcción literales para dispositivos mecánicos. Anteriormente, los ingenieros del estado de Ohio crearon pequeñas bisagras y pistones de ADN.
Como señaló Castro, el ADN es un polímero, aunque sea natural, y él y sus colegas lo transforman en pequeños dispositivos, herramientas o recipientes al explotar las interacciones físicas de las bases que forman la cadena del polímero.construir cadenas a partir de secuencias de ADN que naturalmente se atraerán y se unirán entre sí de ciertas maneras, de modo que los polímeros largos se plieguen automáticamente o se "auto ensamblen" en formas útiles.
En el caso de este caballo de Troya de ADN, los investigadores utilizaron el genoma de un bacteriófago común, un virus que infecta bacterias y hebras sintéticas que fueron diseñadas para plegar el ADN del bacteriófago. Aunque la forma plegada cumple una función,el ADN en sí no, explicó Patrick Halley, un estudiante graduado de ingeniería que está haciendo este trabajo para obtener su maestría.
"Una de las cosas más difíciles de transmitir cuando presentas esta tecnología a las personas es que la cápsula de ADN no hace nada excepto mantener una forma. Es solo una estructura estática y rígida que transporta cosas. No lo hacecodificar cualquier proteína o hacer cualquier otra cosa que normalmente pensamos que hace el ADN ", dijo Halley.
En consonancia con la idea de la fabricación de origami de ADN, Castro dijo que espera crear un proceso racionalizado y económicamente viable para construir las cápsulas, y también otras formas, como parte de un sistema modular de administración de medicamentos.
Byrd dijo que la técnica podría funcionar en la mayoría de las formas de cáncer resistente a los medicamentos si el trabajo posterior demuestra que puede traducirse efectivamente a modelos animales, aunque no sugirió que funcionaría contra los patógenos como las bacterias, donde los mecanismospara resistencia a los medicamentos puede ser diferente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Pam Frost Gorder. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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