Los investigadores/as han creado un nuevo tipo de nanopartícula que podría hacer que los tratamientos de cáncer con base en ultrasonido sean más eficaces y seguros, mientras que al mismo tiempo ayudan a impedir que los tumores regresen.
El estudio, publicado en la revista Nano Letters, explora una manera de hacer que el ultrasonido concentrado de alta intensidad sea menos dañino para tejidos sanos.
Oregon Health & Science University fue el primer hospital en Oregón en ofrecer tratamiento para cáncer de próstata con un dispositivo de ultrasonido de alta intensidad asistido robóticamente. Los investigadores/as en el Cancer Early Detection Advanced Research Center, o CEDAR, del Knight Cancer Institute deseaban mejorar una categoría de ultrasonido concentrado conocida como ablación mecánica de tumor.
Esta técnica usa energía para destruir tumores sólidos sin cirugía. No obstante, usar ultrasonido concentrado para tratar tumores sólidos tiene dos escollos importantes: requiere, por lo general, mucho consumo de energía, lo cual puede crear calor y dañar tejido sano; y, aunque se rompa el tumor, algunas células cancerosas pueden sobrevivir y permitir que el cáncer regrese.
"En este estudio, desarrollamos una diminuta partícula (como mil veces más pequeña que el ancho de una hoja de papel) que ayuda a tratar el cáncer de manera más eficaz", explicó Michael Henderson, B.A., uno de los coautores principales del estudio.
"Estas nanopartículas están diseñadas con pequeñas burbujas en la superficie. Cuando se les dirige ultrasonido concentrado, las burbujas se revientan y liberan energía que ayuda a destruir tumores de manera más precisa", agregó. "Las partículas también están recubiertas con una molécula especial llamada péptido, que le ayuda a adherirse a tumores e ingresar en las células cancerosas con mayor facilidad".
Para hacer esta terapia aún más poderosa, los científicos/as también le agregaron un potente fármaco de quimioterapia al péptido en la superficie de las nanopartículas. Li Xiang, Ph.D., académica posdoctoral con CEDAR y la otra autora principal del estudio, describe este método como "un doble golpe".
"El ultrasonido destruye físicamente el tumor, y el fármaco ayuda a eliminar cualquier remanente de células cancerosas que podría causar que el tumor regrese", explicó.
En modelos preclínicos de melanoma humano, esta combinación condujo a una destrucción más profunda de tumores y una administración más eficaz de fármaco que cualquiera de estos tratamientos por sí solo.
"Nuestras nanopartículas disminuyen la energía que se necesita para el tratamiento con ultrasonido unas 100 veces", dijo Henderson. "Esto nos permite usar pulsos cortos de ultrasonido para perturbar mecánicamente los tumores sin sobrecalentar tejidos aledaños".
Cuando se probó en ratones con tumores humanos de melanoma, el tratamiento combinado (ultrasonido más las nanopartículas cargadas de fármaco) condujo a resultados considerablemente mejores que cada tratamiento por separado. En algunos casos, los tumores desaparecieron por completo y se mejoró la supervivencia en más de 60 días sin que se observaran efectos secundarios importantes.
La nueva plataforma podría usarse, en algún momento, para otros tratamientos como infecciones o enfermedades cardiovasculares, en las cuales una combinación de terapia mecánica y farmacológica podría ser de ayuda.
"Lo que comenzó en 2018 como investigación en ablación tumoral asistida por nanopartículas ha avanzado hasta convertirse en una plataforma multifuncional que se hace posible por una simple combinación. Ahora, nos emociona llevar esto al campo de la inmunoterapia", dijo Adem Yildirim, Ph.D., autor sénior del estudio y profesor asistente de ciencias oncológicas en la School of Medicine de OHSU y en el Knight Cancer Institute. "Al combinar ultrasonido concentrado con una forma inteligente de administrar fármacos, vemos una nueva y prometedora manera de combatir el cáncer de manera más eficaz y reducir las posibilidades de que regrese".
Henderson agrega que tratamientos combinados futuros, en este caso con ultrasonido e inmunoterapia, podrían ir más allá de lo que cada terapia logra por sí misma.
Raíces profundas en OHSU
Henderson está en una etapa temprana de su carrera, pero tiene raíces profundas en OHSU.
Henderson nació en el hospital de OHSU en 1998. Lo crió un médico/a capacitado en OHSU. Ahora, es estudiante de doctorado en ingeniería biomédica y miembro del CEDAR.
Hubo algunas paradas en el trayecto para un diploma de licenciatura en Carroll College en Montana y un lapso de trabajo bajo la tutela de Gaurav Sahay, Ph.D. en el College of Pharmacy de OHSU/Oregon State University. Pero ahora está de regreso "en casa" nuevamente, en OHSU.
Henderson aspira a convertirse en un médico científico que pueda trasladar su investigación hacia las camas de los pacientes. Trabaja actualmente bajo la guía de Stuart Ibsen, Ph.D. y Yildirim en OHSU. Su trabajo se enfoca en desarrollar métodos para mejorar la eficacia de inmunoterapias y enriquecer las biopsias líquidas con el uso de nanomateriales y bloqueadores de proteínas no invasivos que respondan.
La nueva publicación representa un hito temprano e importante.
"Aunque este trabajo aún está en sus etapas tempranas, crea las bases para un nuevo tipo de terapia con base en nanopartículas que podría mejorar cómo abordamos tumores difíciles de tratar", dijo.
Además de Henderson, Xiang y Yildirim, los coautores de OHSU en este estudio incluyen a Samuel Drennan, B.A., Sinan Sabuncu, Ph.D. y Jared Fischer, Ph.D.
La investigación que se reporta en este artículo recibió el apoyo del Cancer Early Detection Advanced Research Center (CEDAR) del OHSU Knight Cancer Institute.
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