La nueva terapia del laser que destruye a las células cancerosas pero deja los sanos ilesos

Los científicos en la Universidad de Stanford han desarrollado una nueva terapia del laser que destruye las células cancerosas pero las hojas las sanas ilesas. El nuevo, no invasor tratamiento se describe en un estudio publicado en la edición en línea del 1 de agosto de los procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS).

“Uno de los prolongados problemas en remedio es cómo curar el cáncer sin dañar el tejido normal de la carrocería,” dice a Hongjie Dai, profesor adjunto de la química en Stanford y co-autor del estudio. La “quimioterapia estándar destruye las células cancerosas y las células normales igualmente. Por eso los pacientes pierden su pelo y sufren a menudo numeroso otros efectos secundarios. Para nosotros, el santo grial estaría encontrando una manera de matar selectivamente a las células cancerosas y de no dañar los sanos.”

Para el experimento de PNAS, Dai y sus colegas utilizaron una herramienta básica de la nanotecnología--nanotubes del carbono, varillas sintetizadas que son solamente mitad de la anchura de una molécula de la DNA. Los millares de nanotubes podían ajustar fácilmente dentro de una célula típica.

“Una propiedad interesante de los nanotubes del carbono es que absorben las ondas livianas del infrarrojo cercano, que son ligeramente más largas que rayos de la luz visibles y pasan inofensivo a través de nuestras células,” Dai dice. Pero brille un haz de la luz del infrarrojo cercano en un nanotube del carbono, y los resultados son dramáticos. Los electrones en el nanotube llegan a ser emocionados y comienzan a liberar exceso de energía bajo la forma de calor.

En el experimento, los investigadores de Stanford encontraron que si pusieran una solución de los nanotubes del carbono bajo un de rayo láser del infrarrojo cercano, la solución calentaría hasta cerca de 158 grados de F (70 C) en dos minutos. Cuando los nanotubes fueron puestos dentro de las células e irradiaron por el de rayo láser, las células fueron destruidas rápidamente por el calor. Sin embargo, las células sin nanotubes no mostraron ningún efecto cuando estaban colocadas bajo luz del infrarrojo cercano.

“Es real muy simple y asombroso,” Dai observa. “Estamos utilizando una propiedad intrínseca de nanotubes para desarrollar un arma que mate al cáncer.”

Para asegurar que solamente las células enfermas fueron destruidas en el experimento, los científicos tuvieron que encontrar una manera de entregar selectivamente nanotubes del carbono en las células cancerosas y no en las sanas. Dai y sus compañeros de trabajo lograron esto realizando una broca del embuste bioquímico. A diferencia de las células normales, la superficie de una célula cancerosa contiene los receptores numerosos para una vitamina conocida como folato. Los investigadores decidían recubrir los nanotubes con las moléculas del folato, que serían atraídas solamente a las células enfermas con los receptores del folato.

El experimento trabajó según lo predicho. La mayor parte de los nanotubes folato-revestidos terminaron hacia arriba a las células cancerosas interiores, sobrepasando las células normales--como los caballetes Trojan que cruzan la línea enemiga. Una vez que los nanotubes fueron instalados dentro, los investigadores brillaron el laser del infrarrojo cercano en las células cancerosas, que pronto calentaron hacia arriba y murieron.

El “folato es apenas un modelo experimental que utilizamos,” Dai dice. “En realidad, hay maneras más interesantes que podemos hacer esto. Por ejemplo, podemos sujetar un anticuerpo a un nanotube del carbono para apuntar una clase determinada de célula cancerosa.”

Un ejemplo es linfoma, o cáncer del sistema linfático. Como muchos cánceres, las células del linfoma tienen receptores superficiales bien definidos que reconozcan los anticuerpos únicos. Cuando estaba sujetado a un nanotube del carbono, el anticuerpo desempeñaría el papel de un Trojan Horse. Dai y decano Felsher, investigador del linfoma en la Facultad de Medicina de Stanford, han comenzado una colaboración usando ratones del laboratorio con linfoma. Los investigadores quieren determinar si la luz del infrarrojo cercano brillante en la piel de animal destruye tumores linfáticos, mientras que deja las células normales intactas.

“Es una idea realmente interesante,” dice Felsher, profesor adjunto del remedio y de la patología. “La gente ha pensado durante mucho tiempo en maneras de apuntar a las células cancerosas, y esto es una técnica muy prometedora.”

Los investigadores en Rice University conducto recientemente un experimento similar en ratones con los tumores cacerígenos. En vez de nanotubes del carbono, las personas del arroz inyectaron los tumores con los nanoshells oro-revestidos y expusieron los animales a la luz del infrarrojo cercano por varios minutos. Los tumores desaparecieron en el plazo de 10 días sin el daño de ningún tejido sano.

Dai señala que los nanotubes del carbono también se pueden entregar a las células enfermas por la inyección directa. “En cáncer de pecho, por ejemplo, allí pudo venir una época cuando inyectamos nanotubes en el tumor y exponemos el pecho a la luz del infrarrojo cercano,” él dice. Esta terapia benigna podría potencialmente eliminar meses de la quimioterapia debilitante y radioterapia, él agrega.

“El laser que utilizamos es un haz de 3 centímetros que se lleva a cabo como una linterna,” él observa. “Podemos tomar el haz y poner dondequiera nos queremos. Podemos brillarlo en un área local de la piel o del interior un órgano interno usando un dispositivo fibroóptico.”

Dai ha solicitado una patente en el procedimiento a través de la oficina de Stanford de la autorización de la tecnología (OTL). Él también ha patentado otra técnica que utiliza pulsos de la luz del infrarrojo cercano para sacudir la molécula de la DNA flojamente del nanotube del carbono después de que hayan incorporado la célula. La idea es utilizar el nanotube para entregar las moléculas terapéuticas de la DNA, del ARN o de la proteína directamente en el núcleo de célula para luchar diversas infecciones y enfermedades.

La “nanotecnología se ha sabido de largo para sus usos en electrónica,” Dai concluye. “Solamente este experimento es un ejemplo maravilloso de la nanobiotecnología--usando las propiedades únicas de los nanomaterials para avance biología y el remedio.”

El estudiante de tercer ciclo de Dai, Nadine Wong Shi Kam, es autor importante del estudio de PNAS. Otros co-autores son Michael O'Connell, un becario postdoctoral anterior en el departamento de la química, y estudiante de tercer ciclo Jeffrey A. Wisdom en el departamento de la física aplicada.

El estudio fue soportado en parte por el centro del National Science Foundation en los interfaces y las asambleas macromoleculares, una sociedad del polímero de la investigación entre el centro de Stanford, de investigación de IBM Almaden, la universidad de California-Davis y la universidad de California-Berkeley.