Químicos de la UCL y la Universidad de Oxford han creado una célula sintética que puede activarse mediante un campo magnético para liberar un medicamento en lo profundo del cuerpo.
La nueva técnica, publicada en Nature Chemistry , podría utilizarse para atacar con precisión medicamentos contra el cáncer o infecciones bacterianas, aumentando simultáneamente su eficacia y reduciendo los efectos secundarios.
Las células sintéticas son imitaciones inertes de las células reales. Poseen una membrana (o saco) grasa que contiene componentes químicos o biológicos como el ADN. Dependiendo del ADN que contengan, las células pueden producir cualquier proteína necesaria.
Hasta ahora, su uso para la administración de fármacos se ha visto limitado por la imposibilidad de controlarlos una vez dentro del organismo. Investigaciones previas activaron células sintéticas con luz, pero esta no puede penetrar más de un milímetro en la piel.
Para estas nuevas células sintéticas, el equipo de investigación adhirió ADN a diminutas nanopartículas magnéticas de óxido de hierro. Estas nanopartículas recubiertas de ADN estaban envueltas en una membrana lipídica de dos capas, similar al saco celular real.
El equipo aplicó un campo magnético alterno, lo que provocó que las nanopartículas magnéticas calentaran únicamente su entorno inmediato, lo que resultó en la activación del ADN dentro de la célula sintética para producir una proteína. El ADN generó una proteína que brillaba en verde, para medir su producción, y una proteína de membrana, para la liberación controlada de una molécula modelo de fármaco.
Para aplicaciones en el mundo real, las moléculas que matan el cáncer o las bacterias pueden simplemente intercambiarse en este sistema de liberación magnética.
Poder controlar cuándo se liberan estas moléculas podría permitir que estas terapias se utilicen con mayor precisión, reduciendo potencialmente los efectos secundarios.
Para este estudio, los investigadores demostraron que las células sintéticas podían ser activadas por un campo magnético incluso cuando estaban dentro de un tubo negro, utilizado para imitar el tejido duro de un organismo vivo.
El autor principal, el Dr. Michael Booth, del Departamento de Química del UCL, afirmó: «Lo emocionante de nuestro estudio es que abre la posibilidad de utilizar células sintéticas en el organismo. Esto posibilita nuevos tipos de tratamientos».
Las células sintéticas pueden personalizarse para una amplia gama de usos. En el futuro, podrían diseñarse para liberar un medicamento al detectar algo en su entorno inmediato, por ejemplo, un tumor o una bacteria. Este enfoque más específico podría permitir a los médicos usar dosis más pequeñas de un tratamiento, haciéndolo más seguro.
“Nuestro trabajo de prueba de concepto se llevó a cabo en agua y el siguiente paso es probar esta técnica con una ‘carga’ anticancerígena dirigida a las células cancerosas en el laboratorio”.
El equipo de investigación utilizó “química de clic”, donde las moléculas se unen como ladrillos LEGO, para unir firmemente el ADN a la superficie de las nanopartículas magnéticas, una técnica utilizada en algunos estudios anteriores.
Sin embargo, como se encontró en esfuerzos anteriores, parte del ADN permaneció unido débilmente a las nanopartículas, lo que significa que se desprendieron con demasiada facilidad y se filtraron al medio ambiente.
Si se utiliza en organismos vivos, esto es un problema, ya que podría significar que la carga de la célula (las proteínas producidas por la activación del ADN inducida por el calor) se libere antes de lo previsto.
Para combatir esto, el equipo desarrolló un nuevo método para separar las hebras de ADN débilmente unidas. Incorporaron las nanopartículas en un gel y aplicaron un campo eléctrico. Dado que el ADN tiene una alta carga eléctrica, las hebras débilmente unidas se separaron de las partículas, dejando solo las hebras firmemente unidas.
Esta nueva técnica redujo la cantidad de ADN “permeable” en un 90%, calcularon los investigadores.
Los investigadores explicaron que tanto el calentamiento como la intensidad del campo magnético se encontraban en niveles seguros para los humanos. Este calentamiento localizado de una nanopartícula magnética, activado por un campo magnético alterno, ya se utiliza para tratar glioblastomas (un tipo de cáncer cerebral), una técnica que el profesor Nguyen Thanh (Física y Astronomía de la UCL) contribuyó a desarrollar.
La primera autora Ellen Parkes, estudiante de doctorado de la Universidad de Oxford, dijo: “Nuestra prueba de principio abre la posibilidad de reutilizar una terapia ya clínicamente aprobada para matar células cancerosas utilizando campos magnéticos alternos para producir y liberar medicamentos solo en el área objetivo dentro del cuerpo.
El enfoque, que utiliza células sintéticas, es versátil y permitirá la creación de diferentes fármacos dirigidos a diversos tipos de cáncer. Esta tecnología tiene el potencial de convertirse en un nuevo tipo de terapia, con investigaciones en curso en un modelo de cáncer.
El estudio recibió financiación del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) y la Royal Society.
University College London News. Traducido al español
