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Usando el ultrasonido y los nanoparticles ARN-cargados para entregar el remedio potente a los tumores cerebrales

las drogas ARN-basadas tienen el potencial de cambiar la asistencia estándar para muchas enfermedades, haciendo remedio personalizado una realidad. Esta clase rápidamente que se despliega de la terapéutica es de poco costo, bastante fácil de fabricar, y capaz de ir antes a donde ninguna droga ha ido, alcanzando caminos previamente undruggable.

Sobre todo.

Hasta ahora, estas drogas prometedoras no han sido muy útiles en conseguir a través al cerebro bien protegido tratar tumores u otras enfermedades.

Ahora las personas multi-institucionales de investigadores, llevadas por Costas Arvanitis en el Instituto de Tecnología de Georgia y la universidad de Emory, han imaginado una manera: usando el ultrasonido y los nanoparticles ARN-cargados a conseguir a través de la barrera hematoencefálica protectora y para entregar el remedio potente a los tumores cerebrales.

Podemos poner esta droga más a disposición el cerebro y estamos viendo un aumento sustancial en la muerte celular del tumor, que es enorme.”

Costas Arvanitis, profesor adjunto en el Wallace H, departamento de la cuchilla de la ingeniería biomédica (BME) y escuela de la aspérula de George W. de la tecnología de Georgia de la ingeniería industrial (ME).

Arvanitis, cuyos colaboradores incluyen investigadores y a clínicos de la Facultad de Medicina y de la universidad de Emory de la universidad de Cincinnati del remedio, es el autor correspondiente de un nuevo papel publicado en los avances de la ciencia del gorrón que describa el revelado de las personas de una siguiente-generación, sistema de envío armonioso para la terapia ARN-basada en tumores cerebrales.

“Nuestros resultados eran muy positivos, pero si usted me piensa son emocionados, usted no ha hablado con los oncólogos - son 10 veces tan emocionadas,” Arvanitis dijo.

Las raíces de este proyecto vuelven a cuando él y el autor importante del papel, YO estudiante de postgrado Yutong Guo, llegado la tecnología de Georgia en agosto de 2016.

“Desde el principio, estaba muy interesado en el uso del ultrasónicos en tratar enfermedad de cerebro,” dijo a Arvanitis, que se unió al médico Tobey MacDonald de Emory, director del programa pediátrico de la Neuro-Oncología en el cáncer de Aflac y los desordenes de sangre centran, y uno de los co-autores del papel. ¿“Nuestra pregunta principal éramos, podemos utilizar ultrasonido para entregar las drogas a los tumores? Porque ése es un mayor desafíe.”

Las drogas del ARN tienen dos debilidades importantes: tiempo limitado de la circulación y absorción limitada por las células. Para vencer estos retos, las drogas se empaquetan en los nanocarriers robustos, típicamente 100 nanómetro de tamaño, para perfeccionar su biodisponibilidad. No obstante, estos nanocarriers han sido típicamente demasiado grandes penetrar la barrera hematoencefálica, las células endoteliales apretado-conectadas y selectivas rodeando los vasos sanguíneos en el cerebro, hasta ahora una puerta bloqueada a las drogas del ARN.

Pero ahora, Arvanitis y sus colegas han descubierto una manera segura de conseguir la droga con seguridad a través.

Usando modelos del ratón, las personas desplegaron una versión modificada del ultrasonido, la técnica de proyección de imagen diagnóstica que utiliza ondas acústicas para crear imágenes de estructuras corporales internas, tales como tendones, vasos sanguíneos, órganos y, en el caso de mujeres embarazadas, bebés in utero. Los investigadores combinaron esta tecnología con las microburbujas -- cavidades de gas minúsculas en la circulación sanguínea, diseñada como agentes vasculares del contraste para la proyección de imagen -- cuáles vibran en respuesta a las ondas del ultrasonido, cambiando la permeabilidad de los vasos sanguíneos.

De “haces múltiples enfoque de la energía del ultrasonido sobre un sitio cacerígeno hicieron las vibraciones de las microburbujas estirar real, tirar, o cortar con tijeras las uniones apretadas de tejido endotelial que componen la barrera hematoencefálica, creando un orificio para que las drogas consigan a través,” Guo dijo.

Es una técnica que los investigadores biomédicos del ultrasonido han estado refinando para más que una década, y las juicios clínicas recientes han demostrado su seguro. Pero no ha habido muchas pruebas del lanzamiento selectivo y efectivo de nanoparticles y de sus cargas útiles directamente en las células del tumor cerebral. Pero incluso cuando las drogas soportadas sangre tienen éxito en penetrar la barrera hematoencefálica, si ellas no son tomadas por la célula cancerosa, el trabajo no es completo.

Arvanitis y sus personas empaquetaron el siRNA, una droga que puede cegar la expresión de los genes que impulsan incremento del tumor, en nanoparticles híbridos del lípido-polímero, y combinaron eso con la técnica enfocada del ultrasonido en modelos preclínicos pediátricos y adultos del cáncer de cerebro. Usando análisis de imagen unicelular, demostraron más que diez veces una mejoría en el lanzamiento de la droga, reduciendo la producción dañina de la proteína y aumentando muerte celular del tumor en modelos preclínicos del medulloblastoma, el tumor cerebral malo más común de niños.

“Esto es totalmente armonioso,” Arvanitis dijo. “Podemos ajustar la presión del ultrasonido para lograr un nivel deseado de vibración y por lanzamiento de la droga de la extensión. Es no invasor, porque estamos aplicando el sonido desde fuera del cerebro, y muy se localiza, porque podemos enfocar el ultrasonido a una región muy pequeña del cerebro.”

Los tratamientos estándar actuales para los tumores cerebrales vienen con los efectos secundarios potencialmente tremendos, Arvanitis dijeron, “sin embargo, esta tecnología pueden proveer del tratamiento efectos secundarios mínimos, que es muy emocionante. Ahora nos estamos moviendo adelante para intentar y para determinar qué componentes faltan traducir esta tecnología a la clínica.”

Source:
Journal reference:

Guo, Y., et al. (2021) Single-cell analysis reveals effective siRNA delivery in brain tumors with microbubble-enhanced ultrasound and cationic nanoparticles. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abf7390.