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Los científicos han seguido mejorando los tratamientos para tumores, como la terapia de inanición, la terapia fotodinámica (PDT) y la inmunoterapia, y se centran en desarrollar nuevas terapias para transformar el escenario global actual del cáncer.
![Nanobiorreactor en cascada para terapia tumoral sinérgica](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39736_16643717394119017.jpg)
Estudio: nanorreactor en cascada de autoensamblaje inducido por fármacos para la terapia tumoral sinérgica. Crédito: V/Shutterstock.com
En una reciente Materiales e interfaces aplicados En este estudio, se desarrolló un biorreactor en cascada basado en nanotecnología dirigido al cáncer mediante la inserción de catalasa (CAT), clorina e6 (Ce6) y glucosa oxidasa (GOx) en moléculas autoensamblables de albúmina sérica humana (HSA) para la inanición sinérgica y terapia fotodinámica (TFD).
Cuellos de botella de las terapias convencionales contra el cáncer y medidas de mejora
Una de las limitaciones clave de las estrategias tradicionales de inanición del tratamiento del cáncer es la incapacidad de atacar las células tumorales, lo que es perjudicial para las células sanas. Aunque la PDT, que se basa en el proceso de oxidación de las especies reactivas de oxígeno (ROS), es un poderoso enfoque no invasivo para el tratamiento del cáncer, tiene varias limitaciones que dificultan su eficacia.
Las deficiencias de la TFD que reducen su eficacia terapéutica incluyen la dependencia del oxígeno, las tendencias a fugas prematuras y la capacidad de carga ineficaz del fotosensibilizador. Por lo tanto, es importante el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para mejorar el tratamiento del cáncer.
Las condiciones desfavorables para los tratamientos convencionales contra el cáncer, como el microambiente ácido y la hipoxia, podrían mejorarse mediante reacciones catalíticas, que pueden aumentar la eficacia terapéutica. La terapia catalítica implica el uso de sustancias endógenas no tóxicas que pueden inhibir eficazmente las células cancerosas.
Aunque varias terapias catalíticas, incluida la catálisis de nanozimas, la terapia quimiodinámica (CDT) y la terapia basada en enzimas naturales, se utilizan para la terapia tumoral, estas terapias en sí mismas tienen una eficacia reducida. En cambio, se descubrió que combinar la terapia catalítica con diferentes reactores en cascada mejoraba los resultados terapéuticos.
La integración racional de nanomateriales ha mejorado significativamente la eficacia terapéutica. Por ejemplo, los nanomateriales de silicio y los hidrogeles se utilizan como transportadores de fármacos en reactores en cascada. Sin embargo, algunas de las nanopartículas utilizadas para la terapia en cascada no son biocompatibles. Por lo tanto, existe la necesidad de un nuevo supresor de tumores biocompatible que pueda desarrollarse combinando tratamientos efectivos con métodos simples.
En el pasado, se infundieron enzimas naturales (GOx y CAT) para desarrollar una terapia catalítica eficaz contra el cáncer. Sin embargo, la mala estabilidad y la permeabilidad celular ineficaz han limitado su aplicación terapéutica.
Desarrollo de nanorreactores en cascada para terapia tumoral sinérgica
Recientemente, los científicos construyeron biorreactores en cascada dirigidos contra el cáncer que aumentaron la TFD y la terapia de inanición con base en un método de autoensamblaje inducido por fármacos. En este sentido, GOx y CAT se incorporaron a HSA para obtener HSA-GOx y HSA-CAT. Estos compuestos se infundieron a través de paclitaxel (PTX) para formar finalmente la estructura central HSA-GOx-CAT-PTX (hGCP). PTX es un fármaco de quimioterapia que es hidrofóbico e interactúa de manera efectiva con los dominios hidrofóbicos de HAS. El tamaño de hGCP fue de aproximadamente 106 nm y esférico.
Se formó HSA-clorina e6 (Ce6) por inducción de PTX, cuyo tamaño era de aproximadamente 235 nm. HSA-Ce6 se revistió sobre hGCP para desarrollar una estructura de capa [email protected] ([email protected]) para proteger GOx y CAT. Después de este paso, se introdujo el aptámero AS1411 en la superficie de la estructura de la cubierta para atacar las células tumorales. Luego un reactor en cascada [email protected]@AS1411 ([email protected]@ AS1411) que era casi esférico.
El rol de [email protected]@ AS1411 en terapia tumoral
Que in vitro Capacidad de unión a nucleolina de [email protected] [email protected] se determinó utilizando un citómetro de flujo y el microscopio de barrido láser confocal (CLSM). En este contexto, las nanopartículas proteicas autoensambladas de [email protected] [email protected] se incubaron con células A549 y 4T1 y se examinaron bajo CLSM.
La intensidad de fluorescencia de FAM se detectó en células cancerosas 4T1 y células cancerosas A549 cocultivadas [email protected]@AS1411. Este hallazgo demuestra la efectividad de [email protected]@AS1411 para atacar las células cancerosas 4T1 que sobreexpresan la nucleolina y las células cancerosas de pulmón humano A549.
No se observó fluorescencia FAM en las células de control L02, que se mostró [email protected] [email protected] Los nanomateriales no se dirigieron a las células humanas normales. Además, la menor toxicidad y los efectos secundarios mínimos de [email protected] [email protected] fueron demostrados.
La reacción en cascada de [email protected]@AS1411 incluía catálisis de glucosa, catálisis CAT y PDT. La glucosa juega un papel importante en la aceleración de la proliferación de células cancerosas. Por lo tanto, la terapia de inanición se puede implementar restringiendo la glucosa intracelular por GOx.
La función principal de GOx era usar oxígeno y glucosa para producir ácido glucónico y peróxido de hidrógeno (H2O2). CAT desmontó este H recién generado2O2 y H endógeno2O2 para liberar oxígeno (O2). Este proceso aceleró la catálisis de la glucosa y mejoró la producción de 1O2 bajo irradiación láser. La eficacia de la quimioterapia aumentó significativamente con la liberación controlada de PTX. La presencia de aptámero mejoró la eficacia terapéutica.
Para determinar el efecto terapéutico de [email protected]@AS1411 Para respaldar las terapias tumorales, las células 4T1 se expusieron a un láser de 650 nm durante 10 minutos. Después de la exposición, las nanopartículas mostraron un excelente efecto de eliminación de células cancerosas. Eso es lo que recomienda este estudio. [email protected] [email protected] con iluminación tenía la mayor capacidad para matar las células cancerosas. Este hallazgo fue validado a través de en vivo Experimentos utilizando el modelo de ratón portador de tumor 4T1.
Relación
Wang, W. et al. (2022) Nanorreactor en cascada de autoensamblaje inducido por fármacos para la terapia tumoral sinérgica. Materiales e interfaces aplicados. https://doi.org/10.1021/acsami.2c09947
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