El cáncer se transporta de un órgano a otro mediante burbujas invisibles. Comprender estos mensajeros microscópicos podría cambiar la lucha contra la metástasis.
Evitar que el cáncer se propague por todo el cuerpo es el objetivo de nuestro equipo del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la École de technologie supérieure (ÉTS).
En colaboración con la Prof. Julia Burnier y especialistas en biología del Instituto de Investigación del Centro de Salud de la Universidad McGill, estamos trabajando para comprender cómo los cánceres se transforman en metástasis; es decir, cómo invaden otros órganos.
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Durante unos ocho años, mi equipo ha estado estudiando nanopartículas lipídicas, que apenas tienen un tamaño de 100 nanómetros y son invisibles a simple vista. Nuestra primera tarea es comprender el camino de la metástasis. Luego tratamos de determinar diferentes formas de inyectar drogas en el cuerpo.
Las nanopartículas lipídicas, como los liposomas, se diferencian de los enfoques convencionales para el tratamiento del cáncer porque administran medicamentos directamente a las células tumorales. Eso aumenta su eficacia y reduce la toxicidad en comparación con la quimioterapia convencional.
Los investigadores han demostrado que los liposomas atacan los tumores de forma más eficaz y reducen los efectos secundarios, mientras que otros han observado que estos nanomedicamentos mejoran la penetración y la especificidad del tratamiento, especialmente en el caso de las metástasis.
Estos resultados confirman que las nanomedicinas pueden hacer que los tratamientos contra el cáncer sean más específicos, más eficaces y mejoren su tolerabilidad.
Las nanopartículas lipídicas administran medicamentos directamente a las células tumorales. (Tumeggy/Biblioteca de fotografías científicas/Getty Images)
Pequeñas partículas responsables de la propagación.
Cada célula de nuestro cuerpo, ya sea sana o cancerosa, libera pequeñas partículas llamadas vesículas extracelulares. Estas pequeñas burbujas, formadas por lípidos y proteínas, también transportan información genética.
Cuando una célula cancerosa libera sus vesículas en el torrente sanguíneo y estas se transfieren a una célula sana, pueden alterar su ADN y convertirla en una célula cancerosa. Así es como el cáncer se propaga a otros órganos, como el hígado. Este mecanismo es la base de la metástasis.
El problema es que extraer y estudiar estas vesículas naturales es un proceso largo y difícil. Para acelerar nuestra investigación, mi equipo produce copias artificiales llamadas liposomas utilizando pequeños dispositivos llamados micromezcladores.
Al mezclar diferentes soluciones (lípidos, proteínas, agua y etanol), nuestro equipo de investigación crea partículas que se asemejan a vesículas naturales. El desafío entonces es comprender qué lípidos y proteínas están contenidos en las vesículas extracelulares para producir liposomas.
Luego inyectamos estos liposomas en células de cáncer de hígado para ver cómo reaccionan. Cuanto más retienen las células estas partículas, más se demuestra que las copias imitan bien la realidad.
En un experimento típico, los liposomas se fabrican con parámetros precisos para reproducir el tamaño y la carga de las vesículas extracelulares. También se hacen visibles teñiéndolos con un marcador fluorescente.
Luego, estos liposomas se incuban con células cancerosas cultivadas en nuestro laboratorio. Esto permite filmar y medir, en tiempo real y sin alterar las células, cómo y a qué velocidad las células cancerosas absorben y expresan los liposomas.
Nuestros resultados muestran que cuanto más se parecen los liposomas a las vesículas naturales en tamaño y carga, más eficazmente se absorben. Esto nos permite ver cómo su composición química y física influye en cómo son absorbidos por las células y su posible papel en el desarrollo de tumores.
Observando el comportamiento de los liposomas.
Nuestro objetivo es comprender cómo se transportan estas vesículas extracelulares a las células del hígado para crear metástasis. El principal desafío es garantizar que estos liposomas realmente puedan imitar las vesículas extracelulares.
Actualmente estamos logrando una tasa de eficiencia del 50 por ciento para la encapsulación de proteínas. Nuestro objetivo es aumentar esta cifra al 90 por ciento. Esperamos que esto nos permita explicar cómo se forman las metástasis para poder bloquearlas. Una vez que se haya perfeccionado la técnica, nuestro equipo realizará pruebas en ratas.
A largo plazo, este trabajo podría cambiar las reglas del juego para muchos pacientes al prevenir la formación de metástasis y aumentar sus posibilidades de supervivencia. Nuestro objetivo: comprender y bloquear las metástasis.
Hacia nuevos tratamientos
Nuestro equipo busca no sólo comprender el proceso, sino desarrollar nuevas armas contra el cáncer. La idea es utilizar estos liposomas como pequeñas lanzaderas que puedan transportar medicamentos directamente a las células cancerosas.
Los diámetros de los liposomas difieren según el órgano canceroso a tratar. Por tanto, es muy importante caracterizar y comprender adecuadamente las propiedades de estos liposomas.
Por ejemplo, actualmente los investigadores están probando la encapsulación de la cúrcuma, que ha sido estudiada por sus propiedades anticancerígenas. Nuestro equipo está haciendo lo mismo para observar cómo reaccionan las células cancerosas a estos liposomas.
Se cree que la cúrcuma, y más específicamente la curcumina que contiene, ayuda a combatir el cáncer al retardar el crecimiento de las células tumorales y promover su destrucción por parte del cuerpo.
Numerosos estudios han confirmado sus efectos antiinflamatorios y antioxidantes, que pueden potenciar la acción de los tratamientos contra el cáncer. Al encapsular la cúrcuma en liposomas, estamos mejorando su capacidad para alcanzar y atacar las células enfermas.
Descubriendo el secreto de la propagación del cáncer
Además de esta molécula, otras moléculas como el paclitaxel ya se utilizan en tratamientos contra el cáncer en forma liposomal. El paclitaxel encapsulado mejora la administración y la tolerancia del fármaco.
También existen estrategias innovadoras que utilizan liposomas para transportar pequeños trozos de ADN o anticuerpos que actúan como mensajeros, que ayudan al cuerpo a detectar y combatir mejor las células enfermas.
Estos enfoques han sido validados en varios estudios científicos y ya se están utilizando en determinados tratamientos contra el cáncer, y cada año se realizan nuevos avances para mejorar su eficacia y seguridad.
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Al utilizar liposomas para replicar las vesículas naturales del cuerpo que emanan de las células cancerosas, nuestro equipo espera descubrir el secreto de cómo se propaga el cáncer y determinar enfoques efectivos para bloquearlo. Nuestra investigación allana el camino para tratamientos más específicos que puedan prevenir la metástasis y mejorar las tasas de supervivencia de los pacientes.
Vahé Nerguizian, profesor titular, Escuela de tecnología superior (ÉTS)
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.