Nanopartículas que se ven y actúan como células

Pueden pasar por células, no son atacadas por los sistemas de defensa de nuestro organismo, y podrían llevar «envíos» a partes específicas de nuestro cuerpo sin que se las detenga

Camuflando nanopartículas en las membranas de unas células blancas de la sangre, los científicos del Instituto de Investigación del Hospital Metodista (Methodist Hospital, Houston, EEUU) pueden haber encontrado una manera de evitar que el cuerpo las reconozca y las destruya antes de entregar su carga de medicación. El grupo describe sus «vectores LeukoLike», o LLVs (LeukoLike Vectors), en un número reciente de la revista Nature Nanotechnology.


Nanopartículas camufladas (amarillo) envueltas en las membranas de células blancas de la sangre,
se apoyan en la superficie de una célula del sistema inmune (fagocito, en azul) sin ser
reconocidas, ingeridas y destruidas. (Crédito: Imagen cortesía de Methodist Hospital, Houston)

«Nuestro objetivo era hacer una partícula que se camufle dentro de nuestros cuerpos y escape a la vigilancia del sistema inmune para llegar a su destino sin ser descubierta», dice Ennio Tasciotti. «Hemos logrado esto con los lípidos y las proteínas presentes en la membrana de las propias células del sistema inmunitario. Hemos transferido las membranas celulares a las superficies de las partículas y el resultado es que el cuerpo reconoce ahora estas partículas como propias y las hace poco fáciles de eliminar.»

Las nanopartículas pueden llevar diferentes tipos de fármacos a células específicas, por ejemplo, quimioterapia a las células cancerosas. Pero para aportar todos estos beneficios y para llegar a donde tienen que ir y entregar el medicamento necesario, las nanopartículas deben evadir de algún modo el sistema inmunológico del cuerpo, que las reconoce como intrusos. La capacidad de las defensas del organismo para destruir las nanopartículas es una barrera importante para el uso de la nanotecnología en la medicina. Las nanopartículas de administración sistémica son capturadas y eliminadas del cuerpo en pocos minutos. Con el recubrimiento de membrana, pueden sobrevivir durante horas sin sufrir daño alguno.

«Nuestra estrategia de camuflaje impide la unión de opsoninas, proteínas de señalización que activan el sistema inmune», dijo el Co-Presidente del Departamento de Medicina Ennio Tasciotti, Ph.D., investigador principal del estudio. «Comparamos la absorción de proteínas sobre la superficie de partículas sin recubrir y recubiertas para ver cómo las partículas pueden evadir la respuesta del sistema inmune».

Tasciotti y su grupo tomaron leucocitos metabólicamente activos (glóbulos blancos) y desarrollaron un procedimiento para separar las membranas celulares del contenido de la célula. Cubriendo sus nanopartículas con membranas intactas en su composición natural de lípidos y proteínas, los investigadores crearon las primeras nanopartículas que transportan medicaciones que se ven y actúan como células, a las que llaman vectores LeukoLike.

«La utilización de de las membranas de las células blancas de la sangre para cubrir una nanopartícula nunca se hizo antes», dijo Tasciotti. «Las LLVs son una mitad hechas por el hombre —el interior sintético de silicio— y mitad producidas en los humanos, la membrana de la célula»

¿Puede producirse la membrana por medios totalmente sintéticos?

«La capacidad de usar membranas sintéticas, o membrana artificialmente creadas es algo que, definitivamente, estamos planeando para el futuro», dijo Tasciotti. «Pero por ahora, utilizar las células blancas de la sangre es el método más eficaz, ya que proporcionan un producto acabado. Las proteínas que nos dan las mayores ventajas ya están dentro de la membrana y la podemos usar tal cual».

Tal como se ha desarrollada la tecnología, dijo Tasciotti, se pueden recoger las propias células blancas de un paciente y utilizarlas para crear LLVs personalizadas. «Envueltas por las membranas celulares de los mismos pacientes, las nanopartículas serían mucho más hábiles para alcanzar sus objetivos y evitar la activación del sistema de vigilancia inmune», dijo. Para probar si las LLVs estarían protegidas de la captura y destrucción por los macrófagos, el equipo de Tasciotti puso a prueba las LLVs recubiertas con membranas humanas y encontró que los macrófagos humanos abandonaron las LLVs intactas, lo que confirma que se preserva el principio de auto-reconocimiento.

Las investigaciones con nanopartículas se ha centrado en lograr que las partículas reconozcan un tejido específico y liberen fármacos allí, y sólo allí. Los estudios comparativos de interacción de LLVs con células saludables de los vasos sanguíneos e inflamadas mostró que las LLVs seleccionan los vasos sanguíneos inflamados del tumor.

«las LLVs están llenas de proteínas que ayudan a las partículas a alcanzar objetivos específicos, desde tejidos inflamados o dañados a células cancerosas que tomaron vasos sanguíneos», dijo Tasciotti. «Con el tiempo, los lípidos de la membrana y las proteínas se rompe, dejando que las nanopartículas se degraden naturalmente después de soltar su carga.»

En la investigación, el equipo también vio lo bien que los fármacos viajaron a través de la membrana de la LLV. Encontraron que en lugar de ser un obstáculo para la liberación del fármaco, la membrana proporciona una liberación controlable del mismo una vez que las nanopartículas alcanzan su tejido diana.

En el presente estudio se utilizaron células blancas de la sangre a partir de cultivos de células. Tasciotti dijo que uno de los objetivos de su grupo es el cultivo de suficientes células del paciente para que resulten útiles en la terapia de medicación.

«Somos conscientes de que no siempre tendremos acceso a una gran cantidad de células blancas de la sangre», dijo Tasciotti. «Por esta razón, estamos trabajando para optimizar nuestro sistema, utilizando poco material tan eficientemente como sea posible. Espero que esta tecnología se convierta en un nuevo jugador en el concurrido mundo de los sistemas de entrega de medicación gracias a las oportunidades que ofrece para la personalización de las terapias de medicación».

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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