Microrobots per tractar el càncer: aconsegueixen dur els fàrmacs fins a l'interior del tumor
Es dirigeixen amb camps magnètics i el sistema pot proporcionar una nova i potent eina en el tractament del càncer
Uns microrobots amb una part biològica, un bacteri, i una part artificial es poden dirigir amb camps magnètics per dipositar de forma molt selectiva fàrmacs en zones concretes de tumors. Això pot proporcionar una nova i potent eina en el tractament del càncer.
La demostració l'ha fet un equip de l'Institut de Medicina Translacional de l'Escola Federal Politècnica de Zuric, a Suïssa encapçalat per la doctora Simone Schuerle. El treball s'ha publicat a Science Robotics.
Els anomenats microrobots biohíbrids combinen components biològics i sintètics. Com que tenen capacitat per moure's per si sols un cop introduïts a l'organisme i per transportar fàrmacs, representen un mètode prometedor per tractar tumors.
Entre aquests dispositius destaquen com especialment interessants els microrobots basats en bacteris, perquè alguns microorganismes tenen propensió a colonitzar cèl·lules tumorals.
L'ús de bacteris contra tumors s'investiga des de fa més d'un segle i darrerament s'han fet servir microorganismes modificats genèticament.
Aquest mes de juliol, Metin Sitti i els seus companys de l'Institut Max Planck de Sistemes Intel·ligents de Stuttgart, Alemanya, van descriure a la revista Science Advances l'ús de bacteris Escherichia coli modificats genèticament per transportar molècules de biotina, una forma de vitamina B.
Van incubar els bacteris amb nanopartícules magnètiques i sacs de mida també nanomètrica (milionèsimes de mil·límetre) i així van obtenir microrobots que es podien guiar externament amb un camp magnètic.
D'aquesta manera es van poder conduir els bacteris perquè penetressin en un gel que imitava les característiques de tumors sòlids. Finalment, amb llum en l'infraroig proper dirigida als sacs que duien la biotina es va generar prou calor perquè les membranes es trenquessin.
Cèl·lules de càncer de còlon cultivades, que estaven dintre del gel, van morir quan se les va bombardejar fent servir aquest sistema.
Camp magnètic per conduir els microrobots
L'equip suís ha anat un pas més enllà per no haver d'incorporar partícules magnètiques a un bacteri. Han utilitzat el Magnetospirillum magneticum, que, a més de sobreviure en entorns amb poc oxigen, també absorbeix ferro i el transforma en magnetita. Després fa servir aquest mineral per orientar-se amb el camp magnètic terrestre i moure's en direccions determinades.
Schuerle i el seu equip van examinar si amb un camp magnètic giratori es podien dirigir els bacteris cap als tumors. Van estudiar si això permetia una millor penetració en cèl·lules canceroses en ratolins.
Primer van fer estudis in vitro, hibridant els bacteris amb liposomes, unes vesícules protegides per una membrana de lípids que pot transportar fàrmacs o altres substàncies. Es va veure que amb els camps magnètics giratoris augmentava la penetració a les cèl·lules.
Un cop demostrat això, van injectar els bacteris a les venes de ratolins amb tumors subcutanis. A les 24 hores s'havia produït una elevada concentració de bacteris en aquests tumors. Un punt destacat és que es va acumular selectivament en les cèl·lules tumorals i no en òrgans com el fetge.
Els autors comenten que un altre avantatge és que permet dirigir i controlar els bacteris en temps real i destaquen el potencial d'aquest sistema:
"Combinant aquesta estratègia de control per incrementar la infiltració dels microrobots bacterians amb l'administració d'elements terapèutics podria ser, potencialment, una eina molt poderosa per augmentar l'eficàcia de la teràpia mitjançant bacteris."
Afegeixen que aquests sistemes, adaptats a espècies com Escherichia coli, permetria un ús més eficaç de les soques i en milloraria la seguretat.
Recerca a Catalunya
Centres catalans del BIST (Barcelona Institute of Science and Technology) també investiguen en aquest camp. Samuel Sánchez, professor d'investigació ICREA (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats) a l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), valora com a molt innovador el treball suís, perquè "permet controlar la posició i millorar l'acumulació de microrobots en tumors, encara que s'hagin injectat de forma sistèmica en ratolins:
"En un futur, como diuen els autors, aquest sistema de control magnètic es farà servir per controlar el moviment d'altres bacteris com E. Coli, modificats amb components magnètics amb finalitats terapèutiques."
En el seu institut, afegeix, han propulsat una nanopartícula amb molts enzims, però el treball suís ha fet servir moltes nanopartícules. Ja han començat converses de cara a possibles col·laboracions quan incorporin material magnètic a les seves partícules.
Els seus eixams de nanomotors, explica, tindrien un control i una direcció i podrien arribar a acumular-se millor en tumors de la forma com es descriu en aquest article i en d'altres, com el que ells mateixos van publicar l'any passat, també a Science Robotics.
Per la seva banda, Víctor Puntes, també professor ICREA i líder de grup a l'INC2 (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia) i al VHIR (Vall d'Hebron Institut de Recerca), explica al 324.cat que l'alliberament selectiu de fàrmacs va experimentar una gran empenta amb la campanya massiva amb vacunes d'ARNm, lliurades amb nanopartícules de lípids sòlids i "això va aportar beneficis per desplegar teràpies gèniques, que necessiten un vehicle per introduir seqüències d'ADN i ARN en el cos". I comenta les recerques que es fan a l'ICN2:
"A l'ICN2 hem estat treballant en l'alliberament selectiu de fàrmacs durant molt de temps, amb el desenvolupament de carcasses organometàl·liques per transportar agents de quimioteràpia o de precursors de dopamina que travessin la barrera hematoencefàlica i tractar així cervells amb malaltia de Parkinson."
Aquests esforços inicials per administrar fàrmacs no solubles, afegeix, s'han ampliat a proteïnes i a material genètic i estan assajant-se amb sistemes més complexos, com cèl·lules d'organismes. Posa com exemple hidrogels desenvolupats per enviar cèl·lules CAR T (limfòcits T amb antígens) a tumors sòlids.
- ARXIVAT A:
- CÀNCERTECNOLOGIARECERCA CIENTÍFICA