«Nano partículas» de grafeno: una nueva herramienta para la medicina de precisión

Los químicos financiados por el SNSF han creado un nuevo compuesto para la administración flexible de medicamentos que se dirige específicamente a las células de cáncer de próstata. Al incorporar cuatro moléculas diferentes, el compuesto evita que las células tumorales se multipliquen, puede detectarse mediante imágenes médicas y tiene poder de permanencia en el torrente sanguíneo.

Por lo general, un medicamento se administra indiscriminadamente y la mayor parte no llega a los tejidos enfermos. El objetivo de la medicina de precisión es aumentar la eficacia de las sustancias terapéuticas entregándolas solo al objetivo adecuado. Esto requiere un sistema de entrega de medicamentos personalizado. Un equipo financiado por la Swiss National Science Foundation ha desarrollado un nuevo enfoque basado en nanoflakes de grafeno, que son piezas extremadamente pequeñas de grafeno (una disposición atómica delgada de átomos de carbono). Agregaron diferentes tipos de moléculas a «nanoflakes» individuales para transformarlos en un sistema personalizado para la entrega de medicamentos. Los resultados se publican Chemical Science. (*)

Como los ladrillos de Lego

El equipo de Jason Holland en la Universidad de Zúrich logró unir cuatro tipos de moléculas a nanoflacas de grafeno para imbuirlas de capacidades específicas: transportar un medicamento contra el cáncer, entregarlo solo a ciertas células cancerosas, hacerlo visible mediante imágenes médicas y prolongar su estadía en El torrente sanguíneo. En un segundo paso, el equipo probó cada funcionalidad para verificar que el nuevo compuesto funciona como se esperaba.

«Nuestro trabajo demuestra cómo usar los nanoflakes de grafeno como mecanismo de entrega universal», explica la estudiante de doctorado Jennifer Lamb, primera autora de la publicación. “Se pueden usar como un andamio en el que se pueden agregar componentes personalizados, un poco como los ladrillos de Lego. Esto es posible debido a su estructura química: el borde del copo está hecho de grupos carboxilo, CO2H, donde se pueden unir moléculas adicionales «.

Nuevos compuestos contra el cáncer.

Primero, los colaboradores del University College London produjeron los nanoflakes de grafeno a partir de nanotubos de carbono. Luego, el equipo de Zurich unió cuatro moléculas a escamas individuales. La primera molécula, ispinesib, es un medicamento actualmente en desarrollo que detiene la mitosis (división celular) y por lo tanto previene el crecimiento de tumores. La segunda molécula es un péptido que se une a los antígenos de membrana específicos de la próstata (PSMA), que se sobreexpresan en las células de cáncer de próstata. La tercera molécula (DFO) es una molécula similar a una jaula que atrapa eficientemente el galio radioactivo, un isótopo utilizado habitualmente en el escaneo PET (tomografía por emisión de positrones). Esta técnica de imagen médica estándar ayuda primero a diagnosticar el cáncer de próstata y luego a garantizar que el compuesto se entregue a los tejidos enfermos. Finalmente, los investigadores hicieron que el compuesto interactúe con la albúmina en la sangre; Esto evita su filtración rápida por el riñón y aumenta el tiempo que permanece en circulación.

En un segundo paso, el equipo probó el nuevo compuesto. Los estudios realizados en cultivos de células de cáncer de próstata mostraron que su división y crecimiento se detuvieron. En ratones vivos, las imágenes de PET mostraron que el compuesto se acumula en los tejidos enfermos, pero no por el tiempo suficiente, dice Lamb: “Debido a su pequeño tamaño, las construcciones aún se excretan demasiado rápido para un efecto terapéutico sostenido. Pero nuestros experimentos mostraron formas de influir en la excreción de fármacos al cambiar la estructura del grafeno ”. El equipo ahora está experimentando con otras combinaciones que involucran anticuerpos en lugar de péptidos pequeños: los anticuerpos se unen mejor a las células cancerosas, y su mayor tamaño debería hacer que permanezcan más tiempo en el torrente sanguíneo.

«Nuestra investigación es fundamental, y se necesitará mucho más trabajo para desarrollar un nuevo medicamento», dice el líder del proyecto Jason Holland. “Pero nuestros resultados abren nuevas y prometedoras vías para el tratamiento de precisión oncológica, así como para los teranósticos. Esta combinación de agentes terapéuticos y herramientas de diagnóstico puede ayudar a garantizar que el tratamiento sea apropiado para la enfermedad y para el paciente «.

Este trabajo se lleva a cabo en la Universidad de Zurich y en el University College London (Reino Unido). Está financiado por la Swiss National Science Foundation, la Swiss Cancer League, el programa de Investigación e Innovación Horizon 2020 de la Unión Europea y la Royal Society.

(*) J. Lamb, E. Fischer, M. Rosillo-Lopez, CG Salzmann y JP Holland: nanoflacas de grafeno multifuncionalizadas como vehículos de suministro de fármacos teranósticos dirigidos a tumores. Ciencia Química (2019). DOI: 10.1039 / C9SC03736E

Contacto:
Jason P. Holland (Cátedra SNSF)
Departamento de Química
Universidad de Zúrich
Winterthurerstrasse 190
CH-8057 Zúrich
Tel .: +41 44 635 39 90
Correo electrónico [email protected]
Sitio web: www.hollandlab.org

Via: http://www.snf.ch/en/researchinFocus/newsroom/Pages/news-190819-press-release-a-new-tool-for-precision-medicine.aspx