Investigadores de la Universidad Estatal de Oregon han desarrollado un nuevo nanomaterial diseñado para destruir las células cancerosas desde el interior. Este material activa dos reacciones químicas separadas una vez dentro de una célula tumoral, generando un estrés oxidativo abrumador que elimina las células cancerosas sin dañar el tejido sano circundante.
El trabajo, liderado por Oleh Taratula, Olena Taratula y Chao Wang del Colegio de Farmacia de la OSU, fue publicado en la revista Advanced Functional Materials.
Avances en la Terapia Quimiodinámica
Este descubrimiento fortalece el campo emergente de la terapia quimiodinámica (CDT). Esta estrategia de tratamiento contra el cáncer aprovecha las condiciones químicas únicas que se encuentran dentro de los tumores. En comparación con el tejido normal, las células cancerosas tienden a ser más ácidas y contienen niveles más altos de peróxido de hidrógeno.
La CDT tradicional utiliza estas condiciones tumorales para provocar la formación de radicales hidroxilo, moléculas altamente reactivas compuestas por oxígeno e hidrógeno que contienen un electrón desapareado. Estas especies reactivas de oxígeno dañan las células a través de la oxidación, eliminando electrones de componentes esenciales como lípidos, proteínas y ADN.
Enfoques más recientes de CDT también han logrado generar oxígeno singlete dentro de los tumores. El oxígeno singlete es otra especie reactiva de oxígeno, nombrada así por su estado de espín electrónico único en lugar de los tres estados de espín que se observan en las moléculas de oxígeno más estables presentes en el aire.
Superando las Limitaciones de los Agentes CDT Existentes
“Sin embargo, los agentes CDT existentes son limitados”, explicó Oleh Taratula. “Generan eficientemente radicales hidroxilo u oxígeno singlete, pero no ambos, y a menudo carecen de suficiente actividad catalítica para mantener una producción robusta de especies reactivas de oxígeno. En consecuencia, los estudios preclínicos a menudo muestran solo una regresión parcial del tumor y no un beneficio terapéutico duradero.”
Para abordar estas deficiencias, el equipo desarrolló un nuevo nanoagente CDT construido a partir de un marco metal-orgánico (MOF) a base de hierro. Esta estructura es capaz de producir tanto radicales hidroxilo como oxígeno singlete, aumentando su potencial para combatir el cáncer. El MOF demostró una fuerte toxicidad en múltiples líneas de células cancerosas, al tiempo que causaba un daño mínimo a las células no cancerosas.
Regresión Tumoral Completa en Ratones
“Cuando administramos sistémicamente nuestro nanoagente en ratones con células de cáncer de mama humano, se acumuló eficientemente en los tumores, generó robustamente especies reactivas de oxígeno y erradicó completamente el cáncer sin efectos adversos”, dijo Olena Taratula. “Observamos una regresión tumoral total y una prevención a largo plazo de la recurrencia, todo sin observar toxicidad sistémica.”
En estos experimentos preclínicos, los tumores desaparecieron por completo y no regresaron, y los animales no mostraron signos de efectos secundarios dañinos.
Próximos Pasos Hacia un Tratamiento Más Amplio del Cáncer
Antes de pasar a ensayos en humanos, los investigadores planean probar el tratamiento en tipos de cáncer adicionales, incluido el cáncer de páncreas agresivo, para determinar si el enfoque puede ser eficaz en una amplia gama de tumores.
Otros colaboradores en el estudio incluyeron a los investigadores de la Universidad Estatal de Oregon Kongbrailatpam Shitaljit Sharma, Yoon Tae Goo, Vladislav Grigoriev, Constanze Raitmayr, Ana Paula Mesquita Souza y Manali Parag Phawde. La financiación fue proporcionada por el Instituto Nacional del Cáncer de los Institutos Nacionales de la Salud y el Instituto Nacional Eunice Kennedy Shriver de Salud Infantil y Desarrollo Humano.