El cáncer se transporta de un órgano a otro a través de burbujas invisibles. Comprender estos microscópicos mensajeros podría cambiar la forma en que combatimos la metástasis.
Prevenir la propagación del cáncer por todo el cuerpo es el objetivo del equipo del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la École de technologie supérieure (ÉTS). En colaboración con la Profesora Julia Burnier y especialistas en biología del Research Institute of the McGill University Health Centre, estamos trabajando para comprender cómo los cánceres se transforman en metástasis, es decir, cómo invaden otros órganos.
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Durante aproximadamente ocho años, nuestro equipo ha estudiado nanopartículas lipídicas, que tienen apenas 100 nanómetros de tamaño y son invisibles a simple vista. Nuestra primera tarea es comprender la vía de la metástasis. Luego, intentamos determinar diferentes formas de inyectar fármacos en el cuerpo.
Las nanopartículas lipídicas, como los liposomas, difieren de los enfoques convencionales del tratamiento del cáncer porque administran los fármacos directamente a las células tumorales. Esto aumenta su eficacia y reduce la toxicidad en comparación con la quimioterapia convencional.
Investigadores han demostrado que los liposomas se dirigen a los tumores de manera más eficaz y reducen los efectos secundarios, mientras que otros han observado que estas nanomedicinas mejoran la penetración y la especificidad del tratamiento, particularmente en el caso de las metástasis. Estos resultados confirman que las nanomedicinas pueden hacer que los tratamientos contra el cáncer sean más dirigidos, más eficaces y mejorar su tolerabilidad.
Lipid nanoparticles deliver drugs directly to tumour cells. (Tumeggy/Science Photo Library/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, compuestas de lípidos y proteínas, también transportan información genética. Cuando una célula cancerosa libera sus vesículas en el torrente sanguíneo y se transfieren a una célula sana, pueden alterar su ADN y convertirla en una célula cancerosa. Esta es la forma en que 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, nuestro 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 las vesículas naturales. El desafío es entonces comprender qué lípidos y proteínas contienen las vesículas extracelulares para producir liposomas.
Luego inyectamos estos liposomas en células de cáncer de hígado para ver cómo reaccionan. Cuanto más las células retengan estas partículas, más se demuestra que las copias se asemejan a 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 tiñéndolos con un marcador fluorescente.
Estos liposomas se incuban luego con células cancerosas cultivadas en nuestro laboratorio. Esto permite filmar y medir, en tiempo real y sin perturbar las células, cómo y a qué velocidad las células cancerosas absorben y expresan los liposomas. Nuestros resultados muestran que cuanto más se asemejan 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 las células los absorben y su posible papel en el desarrollo del tumor.
Observando el comportamiento de los liposomas
Nuestro objetivo es comprender cómo estas vesículas extracelulares se transportan a las células hepáticas para crear metástasis. El principal desafío es garantizar que estos liposomas puedan imitar verdaderamente las vesículas extracelulares. Actualmente, estamos logrando una tasa de eficiencia del 50% para la encapsulación de proteínas. Nuestro objetivo es aumentarla al 90%. Esperamos que esto nos permita explicar cómo se forman las metástasis para que podamos bloquearlas. Una vez que la técnica se haya perfeccionado, 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 solo comprender el proceso, sino también desarrollar nuevas armas contra el cáncer. La idea es utilizar estos liposomas como pequeños transbordadores que puedan transportar fármacos directamente a las células cancerosas. Los diámetros de los liposomas difieren según el órgano canceroso a tratar. Por lo tanto, es muy importante caracterizar y comprender adecuadamente las propiedades de estos liposomas.
Por ejemplo, los investigadores están probando actualmente la encapsulación de 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 ralentizar el crecimiento de las células tumorales y promover su destrucción por el cuerpo.
Muchos estudios han confirmado sus efectos antiinflamatorios y antioxidantes, que pueden mejorar la acción de los tratamientos contra el cáncer. Al encapsular la cúrcuma en liposomas, estamos mejorando su capacidad para llegar y atacar las células enfermas.
Desbloqueando 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 de liposomas. El paclitaxel encapsulado mejora la administración del fármaco y la tolerancia. También existen estrategias innovadoras que utilizan liposomas para transportar pequeños fragmentos de ADN o anticuerpos que actúan como mensajeros, lo que ayuda al cuerpo a detectar y combatir mejor las células enfermas. Estos enfoques se han validado en varios estudios científicos y ya se utilizan en ciertos tratamientos contra el cáncer, con nuevos avances que se realizan cada año 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 desbloquear el secreto de cómo se propaga el cáncer y determinar enfoques eficaces para bloquearlo. Nuestra investigación allana el camino para tratamientos más dirigidos que pueden prevenir la metástasis y mejorar las tasas de supervivencia de los pacientes.
Vahé Nerguizian, Profesor titular, École de technologie supérieure (ÉTS)
Este artículo se republica de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
