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Uno de los desafíos clave en el desarrollo de tratamientos contra el cáncer dirigidos y eficaces es la heterogeneidad de las propias células cancerosas. Esta variación dificulta que el sistema inmunológico reconozca, responda y luche activamente contra los tumores. Ahora, sin embargo, los nuevos avances en nanotecnología están haciendo posible ofrecer “vacunas” personalizadas y dirigidas para tratar el cáncer.
Los nuevos avances en nanotecnología están haciendo posible ofrecer vacunas personalizadas y dirigidas para tratar el cáncer.
Un nuevo estudio, publicado en Science Advances, demuestra el uso de estructuras metal-orgánicas cargadas a nanoescala para generar radicales libres utilizando rayos X dentro del tejido tumoral para matar las células cancerosas directamente.
Además, se pueden usar los mismos marcos para administrar moléculas de señalización inmunológica conocidas como PAMP para activar la respuesta inmunitaria contra las células tumorales. Al combinar estos dos enfoques en una “vacuna” de fácil administración, esta nueva tecnología puede proporcionar la clave para un mejor tratamiento local y sistémico de cánceres difíciles de tratar.
En una colaboración entre el Grupo Lin, del Departamento de Química de la Universidad de Chicago, y el Laboratorio Weichselbaum de la Universidad de Medicina de Chicago, el equipo de investigación combinó los conocimientos de la química inorgánica y la biología del cáncer para hacer frente al difícil problema de orientar adecuadamente y activar una respuesta inmunológica innata contra el cáncer.
Se pueden usar los mismos marcos para administrar moléculas de señalización inmunológica conocidas como PAMP para activar la respuesta inmunitaria
Este trabajo aprovechó las propiedades únicas de los marcos metal-orgánicos a nanoescala, o nMOFs. Estos marcos son estructuras a nanoescala construidas de unidades repetidas en una formación de red que son capaces de infiltrar tumores.
Estos nMOF se pueden irradiar con rayos X para generar altas concentraciones de radicales libres de oxígeno, matando las células cancerosas directamente y produciendo antígenos y moléculas inflamatorias que ayudan al sistema inmunológico a reconocer y limpiar las células cancerosas, como una vacuna.
Su estructura enrejada también hace que los nMOF sean transportadores ideales para administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores. Sin embargo, hasta ahora ha sido difícil activar las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas necesarias para eliminar los tumores cancerosos.
Estos nMOF se pueden irradiar con rayos X para matar las células cancerosas directamente y produciendo antígenos y moléculas inflamatorias
En este nuevo estudio, los investigadores afinaron aún más su enfoque. Esta vez, generaron un nuevo tipo de estructura de nMOF que podría cargarse con fármacos conocidos como patrones moleculares asociados a patógenos o PAMP.
Ahora bien, cuando los nMOF se aplicaron a tumores cancerosos, la irradiación del tejido tuvo un doble efecto. En primer lugar, desencadenó que los nMOF mataran las células cancerosas locales para producir antígenos contra el tumor y liberó los PAMP, que luego desencadenaron una activación mucho más fuerte de la respuesta inmunológica a los antígenos del tumor. Este golpe uno-dos fue capaz de matar tanto las células cancerosas del colon como las del páncreas con gran eficacia, incluso en modelos tumorales muy resistentes a otros tipos de inmunoterapia.
Los investigadores vieron que podían extender los efectos de los nMOF incluso a tumores distantes con la aplicación de inhibidores de puntos de control. Esta situación brinda una nueva esperanza para el tratamiento del cáncer tanto local como sistémicamente con este enfoque.
Los investigadores vieron que podían extender los efectos de los nMOF incluso a tumores distantes con la aplicación de inhibidores de puntos de control
“Al incluir la administración de PAMP con los nMOF, esta es la primera vez que pudimos mejorar realmente la respuesta inmune a los antígenos“, explica el autor principal Wenbin Lin, profesor de química James Franck e investigador principal de inmunología tumoral en el Centro de Cáncer Ludwig en UChicago.
“Esto es completamente diferente de todos nuestros estudios anteriores. Hemos demostrado que los nMOF más los PAMP pueden afectar todos los aspectos necesarios para activar el sistema inmunológico. Podemos usar esta nanoformulación para permitir vacunas personalizadas contra el cáncer que funcionarán en cualquier paciente. Esta estrategia no estará sujeta a la heterogeneidad que vemos entre los diferentes pacientes“.
Los efectos del tratamiento fueron tan pronunciados que los investigadores están ansiosos por llevar la tecnología a ensayos clínicos, donde ya se están probando otras versiones de la tecnología nMOF, con resultados prometedores hasta ahora.
Los efectos del tratamiento fueron tan pronunciados que los investigadores están ansiosos por llevar la tecnología a ensayos clínicos
“La brillantez de este sistema es doble“, destaca el coautor Ralph Weichselbaum, profesor de Servicio Distinguido Daniel K. Ludwig de Radiación y Oncología Celular y Presidente del Departamento de Radiación y Oncología Celular de UChicago.
“En primer lugar, puede mejorar el control de tumores locales al aumentar el poder de destrucción de los rayos X. No obstante, ha habido interés en utilizar radiación para estimular la respuesta inmunitaria para combatir el cáncer, ha resultado ser más difícil de lo que pensábamos. En este caso, los nMOF son capaces de activar los sistemas inmunitarios innato y adaptativo. Esto hace que esta tecnología sea muy prometedora para el tratamiento del cáncer en la clínica”.
Ya mirando hacia los próximos pasos, los investigadores están trabajando para perfeccionar la tecnología. “Estamos refinando el diseño del nMOF y su entrega de los PAMP, en preparación para probarlo en humanos. Realmente estamos trabajando para acercarnos a la mejor formulación para poder llevarla a ensayos clínicos “, ha avanzado Lin.
Daniel K. Ludwig: “En primer lugar, puede mejorar el control de tumores locales al aumentar el poder de destrucción de los rayos X”
El equipo atribuye a la naturaleza interdisciplinaria y de colaboración de la UChicago y el campus Hyde Park de la Universidad de Medicina de Chicago la creación de un espacio donde la química y la biología del cáncer se han combinado para producir una terapia potencial tan prometedora, así como el apoyo que han recibido de Ludwig Cancer Research a lo largo del camino.
