Las burbujas activadas por ultrasonido muestran potencial para la administración de fármacos oncológicos
Las burbujas activadas por ultrasonido muestran potencial para la terapia contra el cáncer. La técnica SonoPIN de Duke eliminó el 50% de las células cancerosas, mientras que las nanoburbujas de Case Western descompusieron las barreras tumorales, lo que podría permitir ensayos clínicos en dos años.
En dos nuevos estudios, los investigadores demostraron técnicas que utilizan burbujas activadas por ultrasonido para mejorar la administración de fármacos oncológicos. Ingenieros de la Universidad de Duke desarrollaron una técnica llamada SonoPIN que utiliza microburbujas y ultrasonido para ayudar a que fármacos oncológicos relativamente grandes entren en las células tumorales y provoquen su autodestrucción, mientras que investigadores de la Universidad Case Western Reserve utilizaron nanoburbujas activadas por ultrasonido para descomponer la matriz extracelular rígida que protege a los tumores sólidos del tratamiento.
La técnica de Duke, denominada "Sonoporation-assisted Precise Intracellular Nanodelivery" (Nanoadministración Intracelular Precisa Asistida por Sonoporación), o SonoPIN para abreviar, está diseñada para administrar PROTACs (quimeras dirigidas a la proteólisis), una clase de terapias que han mostrado un gran potencial para degradar proteínas "inabordables" y superar la resistencia a los fármacos en la terapia oncológica. Los PROTACs funcionan uniéndose a una proteína diana específica y reclutando una enzima llamada ubiquitina ligasa E3, que une ubiquitina a la proteína diana, marcándola para su destrucción por el sistema natural de eliminación de desechos del cuerpo. En las células cancerosas, los PROTACs se han utilizado para dirigirse y degradar una proteína llamada BRD4, lo que rompe la capacidad de las células cancerosas para reproducirse y sobrevivir rápidamente. Sin embargo, las moléculas de PROTAC son demasiado grandes para entrar en las células por sí solas.
Para superar esto, los investigadores equiparon las microburbujas con hebras de ácido nucleico sintético diseñadas para unirse a receptores bioquímicos específicos en las membranas celulares de las células cancerosas. Cuando se someten a un ultrasonido vigoroso, las burbujas colapsan rápidamente, provocando un fenómeno llamado sonoporación, que crea poros temporales nanoscópicos en la membrana celular lo suficientemente grandes para que los PROTACs entren. Las membranas celulares se autoreparan de forma natural en cuestión de minutos. Después de un minuto de exposición al ultrasonido, las células tratadas con SonoPIN brillaron siete veces más que las tratadas con métodos tradicionales de administración de PROTAC, lo que indica que estaban incorporando muchos más PROTACs. La investigación aparece en línea el 13 de marzo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
En el estudio separado de la Universidad Case Western Reserve, los investigadores inyectaron nanoburbujas llenas de un gas inerte, perfluoropropano, en un modelo de cáncer de mama y utilizaron ultrasonido para "agitar" las burbujas, descomponiendo la estructura rígida del tumor sin destruir las células. Los tumores se volvieron más blandos, más homogéneos y más penetrables por las células inmunitarias y las nanopartículas, según los resultados publicados en ACS Nano. El tratamiento con nanoburbujas también activó las células inmunitarias ya presentes en los tumores, haciendo que secretaran señales de peligro y reclutaran más células inmunitarias al sitio del tumor. Los linfocitos T citotóxicos que atacaban al cáncer también buscaron otros tumores, incluso los que no fueron tratados.
El tratamiento con nanoburbujas mantuvo los tumores más blandos durante al menos cinco días, mientras que los tumores no tratados se volvieron más rígidos y más difíciles de tratar. Cuando se inyectaron posteriormente nanopartículas lipídicas que contenían ARN que mejoraba la actividad de las células T, el tratamiento se extendió por todo el tumor en lugar de permanecer en el sitio de inyección. Las nanoburbujas ya están siendo comercializadas por Visano Theranostics para la detección del cáncer de próstata, y el ultrasonido utilizado está aprobado por la FDA y está disponible comercialmente. Se presentará una solicitud de Nuevo Fármaco en Investigación (IND) a la FDA dentro de los próximos 18 meses, y el uso terapéutico podría aprovechar esa solicitud, lo que potencialmente permitiría ensayos clínicos en dos años.