Nanobots de ADN origami matan tumores en estudio innovador

Cada año, se detectan casi 1.7 millones de nuevos casos de cáncer en los Estados Unidos, y cada año el cáncer cobra casi 600,000 vidas solo en los EE. UU., Lo que lo convierte en la segunda causa de muerte a nivel nacional. El tratamiento a veces es peor que la enfermedad, ya que las cirugías invasivas pueden ser traumáticas y la quimioterapia puede causar efectos fuera del objetivo que causan estragos en todo el cuerpo. Pero una nueva técnica descrita en Biotecnología de la naturaleza, que utiliza nanorobots, literalmente robots microscópicos, para atacar específicamente los tumores y cortar su suministro de sangre tiene el potencial de cambiar el tratamiento para siempre.

En el documento, publicado en febrero, un equipo internacional de científicos demostró la efectividad del uso de nanorobots de ADN para atacar tumores en ratones y cerdos con cáncer. Estos robots, de tamaño nanométrico, están hechos de ADN que se despliega en el momento y lugar adecuados para entregar un medicamento a solamente El objetivo exacto en el cuerpo. El ADN, doblado como un paquete de origami, contenía moléculas de trombina, una enzima que hace que la sangre se coagule.

Para probar si este nuevo sistema de administración de fármacos funciona, el equipo de científicos de la Universidad Estatal de Arizona y el Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología de la Academia de Ciencias de China inyectaron los nanorobots en los torrentes sanguíneos de ratones con tumores. Descubrieron que el tratamiento apuntaba de manera efectiva a los tumores, deteniendo su crecimiento e incluso iniciando la muerte del tumor.

Sin embargo, detener el crecimiento del tumor no es suficiente para probar que el medicamento funciona, ya que también debe demostrar que es seguro. Por lo tanto, los investigadores también inyectaron los nanorobots en las corrientes de sangre de los cerdos en miniatura Bama, que han demostrado ser buenos modelos para probar la seguridad preliminar de los medicamentos para humanos. Una de las principales preocupaciones de los nanorobots es que podrían ingresar al cerebro y causar accidentes cerebrovasculares, pero esto no sucedió con los animales sujetos de prueba.

La precisión de los nanorobots, que es lo que hace que su potencial para el tratamiento seguro del cáncer sea tan grande, se debe a su estructura meticulosamente diseñada. El "paquete" de retención de medicamentos está formado por hojas de ADN, que miden 60 por 90 nanómetros, que envuelven las moléculas de trombina. En el exterior de las hojas plegadas hay moléculas que se centran en la nucleolina, una proteína que está presente en el revestimiento de los vasos sanguíneos asociados con tumores en crecimiento.

Estas moléculas, llamadas aptámeros, se dirigen al lugar adecuado para administrar medicamentos. y en realidad, abra la hoja de ADN para exponer la trombina cuando el nanorobot encuentre el lugar correcto. En teoría, cuando se libera la trombina, coagula la sangre que ingresa al tumor, privándola del oxígeno que necesita para crecer. Este método, que esencialmente estrangula el tumor, recuerda a la clase de medicamentos contra el cáncer conocidos como inhibidores de la angiogénesis, que ayudan a inhibir el crecimiento de los vasos sanguíneos que alimentan los tumores.

Estos nanorobots son una gran promesa, pero aún no están listos para los humanos. Para llegar allí, los investigadores están buscando socios clínicos para desarrollar aún más esta vía de tratamiento. Aún así, el hecho de que parece funcionar en ratones y cerdos hace que sea probable que nanorobots como estos estén disponibles como tratamientos contra el cáncer dentro de nuestras vidas.

Resumen: Los robots a nanoescala tienen potencial como sistemas inteligentes de administración de medicamentos que responden a los desencadenantes moleculares. Utilizando el origami de ADN construimos un robot de ADN autónomo programado para transportar cargas útiles y presentarlas específicamente en tumores. Nuestro nanorobot está funcionalizado en el exterior con un aptámero de ADN que se une a la nucleolina, una proteína expresada específicamente en las células endoteliales asociadas a tumores, y la trombina proteasa de coagulación sanguínea dentro de su cavidad interna. El aptámero de direccionamiento a la nucleolina sirve como un dominio de direccionamiento y como un disparador molecular para la apertura mecánica del ADN nanorobot. La trombina en el interior queda expuesta y activa la coagulación en el sitio del tumor. Usando modelos de ratones portadores de tumores, demostramos que los nanorobots de ADN inyectados por vía intravenosa suministran trombina específicamente a los vasos sanguíneos asociados a tumores e inducen trombosis intravascular, lo que resulta en necrosis tumoral e inhibición del crecimiento tumoral. El nanorobot se mostró seguro e inmunológicamente inerte en ratones y cerdos en miniatura Bama. Nuestros datos muestran que los nanorobots de ADN representan una estrategia prometedora para la administración precisa de medicamentos en la terapia del cáncer.