Nanotecnología potencia un fármaco contra el cáncer 20,000 veces sin efectos secundarios

Un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern logró transformar un fármaco de quimioterapia común en una terapia contra el cáncer altamente efectiva, utilizando ácidos nucleicos esféricos. Este rediseño aumentó drásticamente la absorción del fármaco y su capacidad para eliminar células cancerosas, evitando al mismo tiempo efectos secundarios. Esta innovación podría marcar el inicio de una nueva era en la nanomedicina de precisión para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades.

Los científicos desarrollaron una nueva forma del fármaco utilizando ácidos nucleicos esféricos (SNA), una estructura nanométrica que integra el fármaco directamente en cadenas de ADN que recubren pequeñas esferas. Esta reingeniería convirtió un fármaco de quimioterapia débil y poco soluble en un agente altamente dirigido que ataca las células cancerosas, preservando el tejido sano.

Un Aumento Dramático Contra la Leucemia

La nueva terapia fue probada en animales con leucemia mieloide aguda (LMA), un cáncer sanguíneo de rápido crecimiento y difícil tratamiento. En comparación con la versión estándar de quimioterapia, el fármaco basado en SNA ingresó a las células leucémicas 12.5 veces más eficientemente, las destruyó hasta 20,000 veces más efectivamente y ralentizó la progresión del cáncer en 59 veces, todo sin efectos secundarios detectables.

Este éxito resalta la creciente promesa de la nanomedicina estructural, un campo que controla de manera precisa la composición y arquitectura de las nanomedicinas para mejorar su interacción con el cuerpo humano. Con siete tratamientos basados en SNA ya en pruebas clínicas, los investigadores creen que este enfoque podría abrir la puerta a nuevas vacunas y terapias para cánceres, infecciones, trastornos neurodegenerativos y enfermedades autoinmunes.

Los hallazgos fueron publicados el 29 de octubre en ACS Nano.

"Deteniendo Tumores en Seco"

"En modelos animales, demostramos que podemos detener los tumores en seco", afirmó Chad A. Mirkin, líder de la investigación. "Si esto se traduce en pacientes humanos, sería un avance realmente emocionante. Significaría quimioterapia más efectiva, mejores tasas de respuesta y menos efectos secundarios. Ese es siempre el objetivo de cualquier tratamiento contra el cáncer".

Repensando un Fármaco Clásico de Quimioterapia

Para este estudio, el equipo de Mirkin revisó el 5-fluorouracilo (5-Fu), un fármaco de quimioterapia de larga data conocido por su limitada eficiencia y efectos secundarios severos. Debido a que afecta tanto a células sanas como cancerosas, el 5-Fu puede causar náuseas, fatiga y, en casos raros, complicaciones cardíacas.

Mirkin explicó que el problema no radica en el fármaco en sí, sino en su baja solubilidad. Menos del 1% se disuelve en muchos fluidos biológicos, lo que significa que la mayor parte nunca alcanza sus objetivos. Cuando un fármaco no se disuelve bien, se agrupa o permanece sólido, impidiendo que el cuerpo lo absorba de manera efectiva.

"Todos sabemos que la quimioterapia es a menudo horriblemente tóxica", dijo Mirkin. "Pero mucha gente no se da cuenta de que también es a menudo poco soluble, por lo que tenemos que encontrar formas de transformarla en formas solubles en agua y administrarla de manera efectiva".

Cómo los Ácidos Nucleicos Esféricos Transforman la Administración de Fármacos

Para superar esta limitación, los investigadores recurrieron a los SNA, nanopartículas globulares rodeadas por densas capas de ADN o ARN. Las células reconocen fácilmente estas estructuras y las absorben. En este caso, el equipo de Mirkin incorporó químicamente las moléculas de quimioterapia en las cadenas de ADN, creando un fármaco que las células cancerosas absorben de manera natural.

"La mayoría de las células tienen receptores de depredadores en sus superficies", explicó Mirkin. "Pero las células mieloides sobreexpresan estos receptores, por lo que hay aún más de ellos. Si reconocen una molécula, la absorberán. En lugar de tener que forzar su entrada en las células, los SNA son absorbidos naturalmente por estos receptores".

Una vez dentro, las enzimas descomponen la capa de ADN, liberando la carga de quimioterapia directamente en la célula cancerosa. Este rediseño estructural cambió completamente cómo el 5-Fu interactuó con las células leucémicas, aumentando drásticamente su efectividad.

Objetivos de Precisión con Mínimo Daño

En modelos de ratón, la nueva terapia casi eliminó las células leucémicas en la sangre y el bazo, mientras que extendió significativamente el tiempo de supervivencia. Debido a que los SNA apuntaron selectivamente a las células de LMA, los tejidos sanos permanecieron intactos.

"Los quimioterapéuticos de hoy matan todo lo que encuentran", dijo Mirkin. "Así que matan las células cancerosas, pero también muchas células sanas. Nuestra nanomedicina estructural busca preferentemente las células mieloides. En lugar de abrumar todo el cuerpo con quimioterapia, entrega una dosis más alta y enfocada exactamente donde se necesita".

Próximos Pasos hacia Ensayos Clínicos

El equipo de investigación ahora planea probar el enfoque en un grupo más grande de modelos animales pequeños antes de avanzar a animales más grandes y, finalmente, ensayos clínicos en humanos, una vez que se disponga de financiamiento adicional.

El estudio, titulado "Ácidos nucleicos esféricos quimioterapéuticos", recibió apoyo del Instituto Nacional del Cáncer y del Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales, con apoyo adicional del Centro Integral de Cáncer Robert H. Lurie de la Universidad Northwestern.