Unos «robots» en la escala de los nanómetros se han utilizado con éxito por primera vez en mamíferos para administrar medicamentos a lugares específicos con la finalidad de tratar tumores.
Fármacos que coagulan la sangre, normalmente usados para tratar pequeños sangrados más que para tratar el cáncer, son transportados por «nanobots», fabricados a partir de láminas de ADN dobladas cual origami, para bloquear el suministro de sangre a los tumores de todo el cuerpo.
Famélicos de su suministro de sangre, los tumores comenzaron a reducir su tamaño y la capacidad del cáncer para diseminarse y crecer en sitios nuevos también pareció reducirse, duplicando la esperanza de vida o eliminando los tumores por completo en algunos cánceres de ratón.
Esta demostración, que marca un paso importante hacia la implementación de la administración de medicamentos mediante nanobots en la medicina, podría pavimentar el terreno para el suministro de medicamentos tóxicos para quimioterapia con efectos secundarios reducidos, entre una serie de otros usos.
«Hemos desarrollado el primer sistema robótico totalmente autónomo de ADN para un diseño de fármacos muy preciso y una terapia dirigida contra el cáncer», dijo el profesor Hao Yan, Director del Centro de Diseño Molecular y Biomimética del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona.
«Además, esta tecnología es una estrategia que se puede utilizar para muchos tipos de cáncer, ya que todos los vasos sanguíneos sólidos que se alimentan de tumores son esencialmente iguales», agregó.
Estas nanomáquinas no son naves metálicas miniaturizadas, como en la ciencia ficción, sino que utilizan fragmentos de ADN como un bloque de construcción, plegado con precisión para cumplir su propósito.
En este caso, los fragmentos de ADN están dispuestos en láminas que se pueden cerrar para encapsular la carga de un fármaco, impidiéndole interactuar con células sanas y deteniendo el desglosamiento de fármacos de vida corta.
También requieren un detonante liberador, una molécula que solo responderá a una firma química en el exterior de las células cancerosas, lo que descomprimirá el nanobot y expondrá el tratamiento.
En este estudio, publicado en la revista Nature Biotechnology, las láminas de ADN se doblaron en forma de tubo para encerrar el medicamento coagulante de la sangre, la trombina.
Este medicamento se usa para tratar las hemorragias después de una cirugía, pero se desglosa rápidamente para atacar tumores.
El equipo internacional, que incluye investigadores de China, Australia y Estados Unidos, preparó sus nanobots para liberarlos en presencia de la molécula de proteína, la nucleolina, que recubre las paredes internas de los vasos sanguíneos que alimentan los tumores.
Durante de las 24 horas del tratamiento, los científicos notaron que habían sido cortados los vasos sanguíneos que alimentaban el sitio del tumor primario, y se formaron coágulos sólidos en todos los vasos sanguíneos del tumor durante las siguientes 72 horas, lo que provocó que el tumor comenzara a morir.
El tratamiento fue más eficaz en ratones tratados con cánceres tipo melanoma, que tienen un suministro de sangre muy fuerte, donde tres de los ocho ratones tratados mostraron una regresión completa de sus tumores.
La esperanza de vida en los ratones tratados fue de 45 días, en comparación con 20,5 días en los ratones no tratados.
Sin embargo, el equipo mostró que los nanobots también podían detectar cáncer de mama y encoger o reducir el tamaño de tumores cancerígenos menos vascularizados de ovario y cánceres de pulmón.
Fundamentalmente, no se formaron coágulos fuera de los sitios del tumor, o en órganos clave como el corazón, hígado, pulmones o riñón, verificando que el tratamiento solo estaba dirigido a las células cancerosas.
También mostraron que el sistema funciona de forma segura en animales más grandes, como cerdos miniatura de Bama, que tienen «una gran similitud con los humanos en anatomía y fisiología».
«Creo que estamos mucho más cerca de las aplicaciones médicas reales y prácticas de la tecnología», dijo el profesor Yan.
«Combinaciones de diferentes nanorobots racionalmente diseñados que lleven varios agentes pueden ayudar a lograr el objetivo final de la investigación del cáncer: la erradicación de tumores sólidos y metástasis vascularizadas«.
Los nanobots también podrían usarse en tratamientos no cancerígenos como dirigir fármacos a órganos enfermos o en infecciones.
Los académicos independientes dijeron que los resultados de las pruebas con animales podrían tener implicaciones prometedoras para los humanos.
El profesor Peter Dobson del Queen’s College de la Universidad de Oxford dijo: «Es una buena idea y hay mucha evidencia en el documento que demuestra que este es un enfoque prometedor. Debería decirse que hasta ahora solo se ha hecho en animales».
Mientras que la profesora Dorothy Bennett, directora del Instituto de Investigación de Ciencias Moleculares y Clínicas en la Universidad de Londres, estuvo de acuerdo. Señaló que el objetivo de nuevos vasos sanguíneos podría limitar su uso en algunos casos, si se demuestra que funciona en cánceres humanos.
«Esto podría tener un efecto terapéutico en adultos con cáncer, donde generalmente no habrá vasos sanguíneos recién formados, excepto en el cáncer en crecimiento», dijo.
«Presumiblemente, no sería lo suficientemente específico si hubiera otros vasos sanguíneos en crecimiento presentes, por ejemplo en bebés en crecimiento o en personas con heridas que estén sanando».