Un equipo interdisciplinar de científicos japoneses ha desarrollado un nuevo agente teranóstico de nanopartículas contra el cáncer, que puede convertir la energía de la luz en calor y, a su vez, destruir las células cancerosas.
Los pormenores de este avance se describen en un estudio que aparece en Advanced Functional Materials y en el que, entre otras cosas, se dice que los efectos sinérgicos de las propiedades fototérmicas y de liberación de fármacos de control y las estimulaciones inmunológicas pueden inducir la infiltración y activación de células T citotóxicas y DC en tumores específicos para mejorar la inmunoterapia contra el cáncer.
El diseño propuesto y la estrategia terapéutica del nanocomplejo LM -aseguran los autores- tienen un gran potencial para provocar inmunidad antitumoral de manera controlada y regular las actividades inmunológicas intratumorales y sistémicas.
Los metales líquidos (LM), como el galio puro (Ga) y las aleaciones a base de él, son una nueva clase de materiales con propiedades fisicoquímicas únicas. Una de las aplicaciones más destacadas es la terapia fototérmica contra el cáncer, en la que las nanopartículas de LM funcionales convierten la energía luminosa en energía térmica, matando así las células cancerosas.
La fototerapia basada en metales líquidos es superior a la terapia tradicional contra el cáncer, debido a su alta especificidad, repetibilidad y bajos efectos secundarios.
Así, el profesor Eijiro Miyako del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) y su equipo sintetizaron nanopartículas multifuncionales basadas en Ga que combinan la fototerapia del cáncer con la inmunoterapia.
La nueva nanopartícula metal líquido sintetizada (PEG-IMIQ-LM) contiene una aleación eutéctica de galio-indio (EGaIn) y un modulador inmunológico imiquimod (IMIQ), ambos integrados dentro de un tensioactivo biocompatible DSPE-PEG2000-NH2.
Portador de fármacos fototérmico
El profesor Miyako cree que “la convergencia de la ingeniería nanoinmune y la tecnología de metales líquidos podría proporcionar una modalidad prometedora para desencadenar respuestas inmunitarias ideales para avanzar en la inmunoterapia contra el cáncer. En este estudio, detallamos nanopartículas LM multifuncionales activables por luz con inmunoestimulantes para combinar la terapia fototérmica con la inmunoterapia”.
Estos científicos prepararon nanopartículas de metal líquido dispersables en agua, mediante un sencillo proceso utilizando DSPE-PEG2000-NH2 para introducir el inmunomodulador biológico IMIQ.
Este paso, en sí, se considera un gran avance ya que EGaIn es inherentemente un material inmiscible en agua. Investigaciones posteriores confirmaron que LM se desintegra para garantizar la entrega de IMIQ al objetivo.
Cuando la solución acuosa de la nanopartícula LM se irradió por el láser NIR (808 nm), el equipo observó un aumento notable en la temperatura de la solución, que fue proporcional al aumento en la concentración de nanopartículas.
Estos hallazgos confirmaron que la nanopartícula PEG-IMIQ-LM era un portador de fármacos fototérmico robusto y estable, adecuado para la inmunoterapia.
Otros experimentos revelaron que las nanopartículas LM eran extremadamente seguras y no causaban citotoxicidad en fibroblastos humanos (MRC5) y células de cáncer de colon de ratón (Colon26).
Para evaluar el grado de internalización y distribución de las partículas, se introdujo en la partícula un colorante fluorescente conocido como verde de indocianina (ICG), que dio como resultado una partícula PEG-ICG-IMIQ-LM.
La microscopía fluorescente (FL) equipada con un rayo láser demostró que la partícula LM mostró una fuerte fluorescencia en varias longitudes de onda NIR e inmediatamente destruyó las células Colon26. Por lo tanto, las partículas de LM no solo podrían administrar de manera eficiente el inmunomodulador, sino que también podrían permitir su seguimiento en tiempo real y eliminar células cancerosas específicas.
Nanopartículas frente al cáncer
Por último, el equipo desarrolló un nanoestimulador inmunitario LM multifacético para la teranóstica del cáncer. Para conseguirlo llevaron a cabo un complicado proceso en el que añadieron un anticuerpo contra el ligando 1 de muerte programada (Anti-PD-L1), uno de los inhibidores de puntos de control inmunitarios más prometedores, a la nanopartícula LM fluorescente existente.
La partícula modificada, Anti-PD-L1‒PEG–ICG–IMIQ–LM, se dispersó eficientemente con una fluorescencia significativa. Con el aumento del tiempo posterior a la irradiación, la temperatura de la superficie del tumor aumentó linealmente, lo que indica el efecto antitumoral de la nanopartícula.
La adición de Anti-PD-L1 a la nanopartícula permitió la unión de la partícula LM a PD-L1 en las células cancerosas, marcándolas para fagocitosis por macrófagos y células dendríticas (DC). Las partículas Anti-PD-L1–PEG–IMIQ–LM inducidas por láser exhibieron la eliminación más alta y completa del cáncer, junto con una curación y una recuperación más rápidas.
Además, cuando el tumor reapareció, los murinos tratados con partículas anti-PD-L1-PEG-IMIQ-LM inducidas por láser mostraron una eficacia antitumoral sostenida y una supervivencia prolongada.
Llegados a este punto, el profesor Miyako explica que “estos efectos inmunológicos sinérgicos y las nanofunciones ópticas de los metales líquidos tienen amplias aplicaciones terapéuticas y podrían contribuir a tecnologías innovadoras para la teranóstica del cáncer. Tenemos la esperanza de que esta tecnología esté disponible para ensayos clínicos en 10 años”.
Teranóstica del cáncer
La utilización de moléculas para transportar materiales radiactivos de manera segura al interior del cuerpo humano ayuda a los clínicos a obtener imágenes más precisas de los tumores y, de esta forma, eliminar células cancerosas con más eficacia. Este método, que combina los usos terapéuticos y diagnósticos de los radiofármacos, se denomina teranóstica.
Se trata de un enfoque muy científico que permite ver lo que tratan y tratar lo que ven. Aunque ya se utiliza desde hace más de 60 años para algunas enfermedades específicas como el cáncer de tiroides, la teranóstica solo ha empezado a despuntar en las últimas décadas.
Los avances en biomedicina han llevado al desarrollo de nuevos radiofármacos y equipos médicos, lo que abre la puerta a utilizarlo en el tratamiento del cáncer de próstata, de hígado, del sistema gastrointestinal y del sistema nervioso entre otros, sin olvidar los tumores neuroendrocrinos.
La teranóstica funciona como cualquier otro medicamento: interactúa con las moléculas de proteínas o receptores en las paredes celulares. Al activarse los receptores, estos envían una señal eléctrica o bioquímica que indica a la célula lo que debe hacer, como por ejemplo dejar de producir las sustancias químicas que envían señales de dolor al cerebro.
Lo mismo ocurre con los radiofármacos: los materiales radiactivos se vinculan a moléculas seleccionadas en función de cómo interactúan con el cuerpo en la presencia de ciertos cánceres. Estas moléculas transportan los materiales radiactivos al tumor objetivo, donde se realiza la imagen diagnóstica o tratamiento. Como las células sanas no tienen los mismos receptores que las células objetivo, los radiofármacos las pasan por alto y no las dañan.
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