Ultrasonido que ablanda tumores y potencia la quimioterapia sin dañar el tejido sano
Newswise — El cáncer es una de las principales causas de muerte en Estados Unidos, segunda solo tras las enfermedades del corazón. Pero un nuevo método de tratamiento contra el cáncer desarrollado por investigadores de CU Boulder utiliza ondas sonoras para ablandar tumores y podría convertirse en una herramienta poderosa contra la enfermedad. La quimioterapia puede ayudar a tratar muchos tipos de cáncer. Los fármacos de quimioterapia buscan interrumpir o destruir las células cancerosas, que tienden a crecer y dividirse rápidamente. Pero los fármacos no siempre son eficaces, en parte porque el tejido tumoral puede ser tan denso que los fármacos no pueden penetrar las capas internas de las células. Los fármacos de quimioterapia también pueden dañar las células sanas y provocar efectos secundarios desagradables. En un nuevo estudio en la revista ACS Applied Nano Materials, un equipo de investigadores dirigido por el ex estudiante de posgrado de ingeniería de CU Boulder Shane Curry utilizó dos herramientas para ablandar tumores. Parearon ondas de ultrasonido de alta frecuencia con un tipo de partícula sensible al sonido para reducir el contenido de proteínas de los tumores. Andrew Goodwin, autor principal del estudio y profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica de CU Boulder, dijo que ablandar tumores de esta manera podría hacer que la quimioterapia funcione con mayor probabilidad. «Los tumores son como una ciudad. Hay autopistas que las atraviesan, pero no están bien distribuidas, así que es difícil avanzar», dijo. «¿Existen formas de mejorar estas líneas de transporte para que los fármacos hagan su trabajo?»
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Partículas sensibles al sonido que inducen cavitación
Las partículas desarrolladas por el equipo son microscópicas y vibran y pulsan en respuesta a las ondas de ultrasonido. Estas partículas, que miden alrededor de 100 nanómetros de diámetro, están hechas de sílice y recubiertas con una capa de moléculas grasas. En el estudio, los investigadores añadieron estas partículas a cultivos de tejido tumoral, tanto en 2D como en 3D. Cuando se aplica el ultrasonido, las partículas interactúan con la onda para alterar las estructuras del tejido y facilitar un tratamiento menos invasivo. Las ondas de alta frecuencia hacen que las partículas vibren tan rápido que vaporiza el agua circundante, creando burbujas diminutas —un proceso llamado cavitación—, lo que puede ayudar a deshacer o reconfigurar el entorno tumoral.
Resultados en cultivos 2D y 3D
En los cultivos 2D, que consistían en una capa de células cultivadas en una placa de plástico, las partículas destruyeron el tejido tumoral. Pero en los cultivos 3D, que eran más realistas, las partículas simplemente redujeron la cantidad de ciertas proteínas que rodean las células tumorales, lo que hizo que el tejido fuera más blando. El hecho de que las células en el cultivo 3D no se desintegraran es una buena señal, dijo Goodwin. Significa que el tratamiento ablandó, pero no destruyó, el tejido tumoral, por lo que también es menos probable que dañe el tejido sano.
Qué podría venir: posibles usos y vías para la seguridad
Goodwin cree que este tipo de tratamiento contra el cáncer funcionaría bien para el cáncer de próstata, vejiga, ovario, mama y otros cánceres que tienen tumores ubicados en una parte específica del cuerpo. Otros cánceres, como aquellos que afectan la sangre y los huesos, pueden estar más dispersos y ser más difíciles de tratar de esta manera. Actualmente, Goodwin y su equipo están usando partículas similares para tratar tumores en ratones, pero eventualmente, los investigadores esperan administrar las partículas dentro del cuerpo humano. Goodwin cree que podría ser posible acoplar las partículas a anticuerpos—proteínas del sistema inmunitario que se unen a bacterias, virus y otros invasores—y luego añadir esos anticuerpos al torrente sanguíneo, donde podrían viajar a un tumor. Una vez que las partículas hayan llegado, los investigadores podrían aplicar ultrasonido y probar el tratamiento.
Hacia el futuro en animales y humanos: anticuerpos y pruebas en humanos
Aunque ese día aún podría estar lejos, Goodwin dijo que está entusiasmado con las posibilidades que este tratamiento podría desbloquear. «La tecnología para ultrasonido focalizado ha avanzado mucho en la última década», dijo. «Estoy esperando que las partículas que construimos en el laboratorio puedan empezar a integrarse con las tecnologías acústicas, de imagen y de terapia que forman parte del régimen clínico». Créditos de imágenes: Pie de foto: Shane Curry Crédito: Andrew Goodwin Pie de foto: Una imagen microscópica de las partículas sensibles al sonido de los investigadores.
