Unos nuevos nanorobots buscan y reducen el cáncer mediante el corte de suministro de sangre de manera precisa
Este trabajo se inició hace aproximadamente cinco años. Los investigadores de Ncnst primero quisieron cortar específicamente el suministro de sangre del tumor induciendo la coagulación sanguínea con alta eficacia terapéutica y perfiles de seguridad en múltiples tumores sólidos utilizando nanovehículos basados en ADN. La experiencia de Hao Yan ha mejorado el diseño de la nanomedicina para que sea un sistema robótico totalmente programable, capaz de realizar su misión por sí solo.
«Estos nanorobots pueden programarse para transportar cargas moleculares y causar bloqueos en el suministro de sangre tumoral en el sitio, lo que puede provocar la muerte del tejido y reducir el tamaño del tumor», afirma Baoquan Ding, profesor de Ncnst.
Nanorobots al rescate
Para llevar a cabo su estudio, los científicos tomaron ventaja de un modelo de tumor de ratón bien conocido, donde las células cancerosas humanas se inyectan en un ratón para inducir un crecimiento tumoral agresivo. Una vez que el tumor estaba creciendo, los nanorobots se desplegaron para ir al rescate. Cada nanorobot está hecho de una hoja de origami de ADN plana y rectangular, de 90 nanómetros por 60 nanómetros de tamaño.
Una enzima clave para la coagulación de la sangre, llamada trombina, está adherida a la superficie. La trombina puede bloquear el flujo sanguíneo del tumor al coagular la sangre dentro de los vasos que alimentan el crecimiento tumoral, lo que causa un tipo de miniinflamación tumoral y conduce a la muerte del tejido tumoral. Primero, se unió un promedio de cuatro moléculas de trombina a un andamio de ADN plano. A continuación, la hoja plana se dobló sobre sí misma como una hoja de papel en un círculo para formar un tubo hueco.
Les inyectaron una vía intravenosa en un ratón, luego viajaron a través del torrente sanguíneo, dirigiéndose a los tumores. La clave para programar un nanorobot que solo ataca una célula cancerosa era incluir una carga especial en su superficie, llamada aptámero de ADN. El aptámero de ADN podría dirigirse específicamente a una proteína, llamada nucleolina, que se produce en grandes cantidades solo en la superficie de las células endoteliales del tumor, y que no se encuentra en la superficie de las células sanas.
Diseño seguro
El equipo demostró que los nanorobots eran seguros y efectivos en la reducción de tumores. «Entonces un norobot demostró ser seguro e inmunológicamente inerte para su uso en ratones normales y, también en cerdos miniatura Bama, que no mostraron cambios detectables en la coagulación sanguínea normal o la morfología celular», dice Yuliang Zhao, también profesor en Ncnst y científico principal.
El tratamiento bloqueó el suministro de sangre al tumor y generó daños en el tejido tumoral dentro de las 24 horas sin afectar a los tejidos sanos. Después de atacar los tumores, la mayoría de los nanorobots se eliminaron y degradaron del cuerpo después de 24 horas. A los dos días, hubo evidencia de trombosis avanzada, y en tres días, se observaron trombos en todos los vasos del tumor. La clave es desencadenar la trombina solo cuando está dentro de los vasos sanguíneos del tumor.
Además, en el modelo de ratón con melanoma, tres de cada ocho ratones que recibieron la terapia con nanorobot mostraron una regresión completa de los tumores. El tiempo medio de supervivencia se duplicó, extendiéndose de 20,5 a 45 días. Los científicos probaron su sistema en una prueba de un modelo primario de cáncer de pulmón de ratón, que imita el curso clínico humano de pacientes con cáncer de pulmón. Mostraron encogimiento de los tejidos tumorales después de un tratamiento de dos semanas.