Esta tecnología permite saber por qué los medicamentos no funcionan contra el cáncer

Para los pacientes de cáncer, la comprensión de las probabilidades de éxito de un tratamiento puede ser desconcertante. La misma droga, aplicada al mismo tipo de cáncer, podría tener éxito completo para el tumor de una persona y no hacer nada para otra persona. A menudo, los médicos no pueden explicar por qué.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Toronto están empezando a entender una de las razones. Los estudiantes de Ingeniería Biomédica Abdullah Syed y Shrey Sindhwani, y sus colegas del Instituto de Biomateriales y Ingeniería Biomédica (IBBME), han creado tecnología para observar las nanopartículas que entran en los tumores, revelando barreras que impiden su entrega a los objetivos y la variabilidad entre los cánceres.

"Lo más importante que hemos notado es que las nanopartículas enfrentan múltiples desafíos planteados por el propio tumor en su camino hacia las células cancerosas", dice Sindhwani, un estudiante de doctorado que trabaja con el profesor Warren Chan de IBBME. Syed y Sindhwani co-publicaron sus hallazgos en línea y en la portada del Journal of the American Chemical Society.

"Así que el tratamiento podría funcionar por un tiempo o, lo que es peor, hay suficiente medicamento para que el cáncer desarrolle resistencia, lo que podría evitarse si podemos descubrir las formas en que estas barreras detienen la entrega y la distribución del fármaco en todo el cáncer".

Las minúsculas "nanopartículas" ofrecen una gran esperanza para el tratamiento del cáncer y otras enfermedades debido a su potencial para suministrar fármacos a áreas específicas del cuerpo, permitiendo tratamientos más precisos con menos efectos secundarios. Pero hasta ahora la tecnología no ha cumplido su promesa, debido a problemas de entrega y penetración.

Para desmantelar este obstáculo, los dos estudiantes de posgrado buscaron una manera de ver mejor el viaje de la partícula dentro de los tumores. Descubrieron que las partículas difíciles de ver podrían ser iluminadas dispersando la luz de sus superficies.

"La sensibilidad de nuestra imagen es alrededor de 1,4 millones de veces más alto", dice Syed. "En primer lugar, hacemos que el tejido transparente, a continuación, utilizamos la señal procedente de las partículas para localizarlos. Encendemos una luz sobre las partículas, y se dispersa la luz. Captamos esta luz de dispersión para conocer la ubicación precisa de las nanopartículas".

Ya se había entendido que las nanopartículas no se acumulaban en los tumores, gracias a un metaanálisis del campo realizado por los investigadores de la U de T. Pero los investigadores han desarrollado tecnologías para ver la distribución de nanopartículas en 3-D, Una imagen más completa de cómo las partículas están interactuando con el resto de la biología del tumor.

"El objetivo es utilizar esta tecnología para reunir conocimientos para el desarrollo de los principios matemáticos de la distribución de nanopartículas en el cáncer, similar a la forma en que existen principios para la comprensión de la función del corazón", dice Syed.

Y debido a que cada tumor es único, esta tecnología y base de conocimientos debe ayudar a futuros científicos a entender las barreras de la entrega de fármacos de forma personalizada y desarrollar tratamientos personalizados.

El siguiente paso es comprender qué es lo que, en la biología del cáncer, impide que las partículas penetren completamente en los tumores, y luego desarrollar formas de evitar las defensas del cáncer.

Pero la tecnología también es útil para enfermedades distintas del cáncer. Con la ayuda de la profesora Jennifer Gommerman, investigadora de esclerosis múltiple en el departamento de inmunología, Syed y Sindhwani capturaron imágenes tridimensionales de lesiones en un modelo de ratón imitando la esclerosis múltiple utilizando nanopartículas.

"Esto va a ser muy valioso para cualquier persona que intenta entender la enfermedad o el sistema de órganos más profundamente", dice Sindhwani.

Syed añade: "Y una vez que entendamos las barreras que no permiten que las drogas alcancen el sitio de la enfermedad, podemos empezar a derribarlas y mejorar la salud del paciente".