Investigadores de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto han descubierto un umbral de dosis que aumenta en gran medida la administración de medicamentos contra el cáncer a un tumor
Los hallazgos, publicados recientemente en la revista Nature Materials, proporcionan un método potencialmente universal para medir la dosis de nanopartículas y podrían ayudar a avanzar en una nueva generación de terapia, diagnóstico por imágenes y diagnóstico del cáncer.
"Es una solución muy simple, ajustar la dosis, pero los resultados son muy poderosos", dice Ben Ouyang, que dirigió la investigación bajo la supervisión del profesor Warren Chan del Instituto de Ingeniería Biomédica (BME) de la Universidad de Texas y el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular.
La investigación del equipo proporciona una solución potencial a un problema de administración de fármacos planteado anteriormente por Chan y otros investigadores hace cuatro años en Nature Reviews Materials.
Los nano transportadores se utilizan para administrar medicamentos a los sitios del cáncer, lo que, a su vez, puede ayudar a la respuesta del paciente al tratamiento y reducir los efectos secundarios adversos, incluida la pérdida del cabello y los vómitos. Sin embargo, en la práctica, pocas partículas inyectadas llegan al sitio del tumor.
En el artículo el equipo examinó la literatura de la última década y descubrió que una mediana de solo el 0.7 por ciento de las nanopartículas quimioterapéuticas alcanzan al tumor objetivo .
"La promesa de las terapias emergentes depende de nuestra capacidad para entregarlas en el sitio de destino", dice Chan. “Hemos descubierto un nuevo principio para mejorar el proceso de entrega. Esto podría ser importante para la nanotecnología, los editores del genoma, la inmunoterapia y otras tecnologías”.
El equipo de Chan vio al hígado, que filtra la sangre, como la mayor barrera para la administración de fármacos usando nanopartículas. Plantearon la hipótesis de que el hígado tendría un umbral de tasa de absorción; en otras palabras, una vez que el órgano se saturó con nanopartículas, no podría mantenerse al día con dosis más altas. Su solución fue manipular la dosis para abrumar las células de Kupffer que filtran el órgano, que recubren los canales del hígado.
Los investigadores descubrieron que inyectar una línea de base de un billón de nanopartículas in vivo era suficiente para abrumar a las células de modo que no pudieran absorber partículas lo suficientemente rápido para mantenerse al día con las dosis aumentadas. El resultado es una mejora del 12 por ciento en la eficiencia en la entrega de nanopartículas al tumor.
"Todavía hay mucho trabajo por hacer para aumentar el 12 por ciento, pero es un gran paso desde el 0.7 por ciento", dice Ouyang. Los investigadores también probaron exhaustivamente si las células de Kupffer abrumadas conducían a algún riesgo de toxicidad en el hígado, el corazón o la sangre.
“Probamos oro, sílice y liposomas”, dice Ouyang. "En todos nuestros estudios, no importa qué tan alta presionamos la dosis, nunca vimos ningún signo de toxicidad".
El equipo utilizó el principio de umbral para mejorar la eficacia de una nanopartícula cargada con quimioterapia y de uso clínico llamada Caelyx. La estrategia redujo los tumores un 60 por ciento más en comparación con Caelyx solo con una dosis fija del fármaco de quimioterapia doxorrubicina.
Debido a que la solución de los investigadores es simple, esperan ver que el umbral tenga un impacto positivo en las convenciones actuales de dosificación de nanopartículas para ensayos clínicos en humanos. Calculan que el umbral humano sería de aproximadamente 1,5 billones de nanopartículas.
"Hay una simplicidad en este método y revela que no tenemos que rediseñar las nanopartículas para mejorar la entrega", dice Chan. "Esto podría solucionar un problema de entrega importante".
La investigación recibió el apoyo de la Sociedad Canadiense del Cáncer, los Institutos Canadienses de Investigación en Salud y el Consejo de Investigación en Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá, entre otros.
Fuente: Universidad de Toronto