Los nanomateriales han revolucionado el mundo de la terapia contra el cáncer, y las nanopartículas derivadas de plantas tienen la ventaja adicional de ser rentables y fáciles de producir en masa. Investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio han desarrollado recientemente novedosas bionanopartículas derivadas del maíz para dirigirse directamente a las células cancerosas, a través de un mecanismo inmunitario. Los resultados son alentadores y la técnica ha demostrado eficacia en el tratamiento de ratones de laboratorio con tumores. Además, hasta el momento no se han informado efectos adversos graves en ratones de estas nanopartículas.
Las nanopartículas, o partículas cuyo tamaño varía entre 1 y 100 nanómetros, han mostrado un gran potencial en muchas áreas de la ciencia y la tecnología, incluida la terapéutica. Sin embargo, las nanopartículas sintéticas convencionales son complicadas y caras de producir. Las vesículas extracelulares (EV), que han surgido como una opción alternativa a las nanopartículas sintéticas, muestran desafíos para la producción en masa.
«Al optimizar las propiedades de las nanopartículas y combinarlas con medicamentos contra el cáncer, esperamos diseñar medicamentos seguros y eficaces para varios tipos de cáncer»
Otra opción que ha surgido recientemente es la de las nanopartículas (NP) derivadas de plantas, que se pueden producir fácilmente en altos niveles a costos relativamente más bajos. Al igual que los vehículos eléctricos, estos sistemas basados en nanopartículas también contienen moléculas bioactivas, incluidos polifenoles (que son antioxidantes conocidos) y microARN, y pueden administrar medicamentos a los órganos diana de nuestro cuerpo.
Aprovechando este conocimiento, investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS) desarrollaron recientemente bionanopartículas con actividad anticancerígena, utilizando maíz como materia prima.
El profesor Makiya Nishikawa, de la Universidad de Ciencias de Tokio, Japón, quien dirigió el equipo de investigación en este esfuerzo, aclara que «al controlar las propiedades fisicoquímicas de las nanopartículas, podemos controlar su farmacocinética en el cuerpo; por lo tanto, queríamos explorar la nanoparticulación de plantas comestibles. El maíz se produce en grandes cantidades en todo el mundo en su forma nativa, así como en sus formas genéticamente modificadas. Es por eso que lo seleccionamos para nuestro estudio«. Los resultados de este estudio se publicaron en línea en Scientific Reports.
Las cNP fueron absorbidas por múltiples tipos de células, incluidas las tumorales
El equipo creó una mezcla homogénea de maíz súper dulce en agua, luego centrifugó este jugo de maíz a alta velocidad y luego lo filtró a través de una jeringa con un tamaño de poro de 0,45 μm. Luego, las muestras filtradas se ultracentrifugaron para obtener nanopartículas derivadas del maíz. Las NP derivadas del maíz (cNP) tenían un diámetro de aproximadamente 80 nm. Curiosamente, estas cNP también tenían una pequeña carga negativa neta de -17 mV.
Luego, el equipo de investigación preparó experimentos para ver si estas cNP estaban siendo absorbidos por varios tipos de células. En una serie de resultados prometedores, las cNP fueron absorbidas por múltiples tipos de células, incluidas las células tumorales de colon26 clínicamente relevantes (células cancerosas derivadas de ratones), células similares a macrófagos RAW264.7 y células NIH3T3 normales. Las células RAW264.7 se usan comúnmente como pantallas in vitro para inmunomoduladores, medicamentos que se dirigen principalmente a varias vías del cáncer.
La potente combinación de cNP y células RAW264.7 suprimió significativamente la proliferación de células cancerosas colon26
Los resultados fueron sorprendentes: de los tres tipos de células, las cNP sólo inhibieron significativamente el crecimiento de las células del colon26, lo que indica su selectividad por las líneas celulares cancerígenas. Además, los cNP pudieron inducir con éxito la liberación del factor de necrosis tumoral-α (TNF-α) de las células RAW264.7. Es un hecho bien documentado que el TNFα es secretado principalmente por macrófagos, células asesinas naturales y linfocitos, tres ingredientes clave de nuestro sistema inmunológico altamente evolucionado y que ayudan a organizar una respuesta anticancerígena. «La fuerte respuesta de TNFα fue alentadora e indicó el papel de las cNP en el tratamiento de varios tipos de cáncer«, explica el Dr. Daisuke Sasaki, primer autor del estudio e instructor e investigador de TUS.
Luego, el equipo de investigación realizó un ensayo informador con la enzima «luciferasa» (derivada de las luciérnagas), que es un informador sensible para estudiar diversas respuestas biológicas. Este ensayo basado en luciferasa reveló que la potente combinación de cNP y células RAW264.7 suprimió significativamente la proliferación de células colon26. Finalmente, el equipo de investigación estudió el efecto de las cNP en ratones de laboratorio con tumores subcutáneos. Una vez más, los resultados fueron sorprendentes: la inyección diaria de cNP en tumores de colon26 suprimió significativamente el crecimiento tumoral, sin causar efectos secundarios graves ni pérdida de peso.
Sin efectos secundarios adversos graves en ratones, de momento
«Al optimizar las propiedades de las nanopartículas y combinarlas con medicamentos contra el cáncer, esperamos diseñar medicamentos seguros y eficaces para varios tipos de cáncer«, espera el profesor Nishikawa, optimista al respecto.
Al resumir estos hallazgos impactantes, el Dr. Kosuke Kusamori, coautor y profesor asistente de TUS, concluye que «estas cNP exhiben excelentes propiedades antitumorales, son fáciles de desarrollar y son económicamente viables. Además, no presentan efectos adversos graves, al menos en ratones, que sepamos«.
Fuente: Scientific Reports.
