Investigadores de la Universidad de Stanford accidentalmente han descubierto que las nanopartículas de hierro inventados para el tratamiento de la anemia pueden activar la capacidad del sistema inmune para destruir las células tumorales.
El estudio en ratones realizado por los investigadores de la Escuela de Medicina de dicha universidad encontró que el ferumoxytol provoca que las células inmunes llamadas macrófagos asociados al tumor pueden destruir las células cancerosas, lo que sugiere que las nanopartículas podrían complementar los tratamientos existentes contra el cáncer.
"Fue muy sorprendente para nosotros que las nanopartículas macrófagos activados de manera que empezaron a atacar a las células cancerosas en ratones", dijo Heike Daldrup-Link, MD, que es el autor principal del estudio y profesor asociado de radiología en la Escuela de Medicina. "Creemos que este concepto debe mantenerse en pacientes humanos, también."
El equipo de Daldrup-Link llevó a cabo un experimento que utiliza tres grupos de ratones: un grupo experimental que recibió nanopartículas cargadas con quimioterapia, un grupo de control que recibió nanopartículas sin quimio y un grupo de control que recibió ninguno. Los investigadores hicieron la observación inesperada de que el crecimiento de los tumores en los animales de control que recibieron solamente nanopartículas fue suprimida en comparación con los otros controles.
Los investigadores llevaron a cabo una serie de pruebas de seguimiento para caracterizar lo que estaba ocurriendo. La experimentación con células en un plato, demostraron que se requieren células inmunes llamadas macrófagos asociados a tumores para la actividad anti-cáncer de las nanopartículas; en cultivos de células sin macrófagos, las nanopartículas de hierro no tuvieron ningún efecto contra las células cancerosas.
Antes que este estudio fuera hecho, ya se sabía que en las personas sanas, los macrófagos asociados a tumores detectan y se comen las células tumorales individuales. Sin embargo, grandes tumores pueden secuestrar los macrófagos asociados a tumores, haciendo que deje de atacar y en su lugar comenzar secretar factores que promueven el crecimiento del cáncer.
El estudio mostró que las nanopartículas de hierro devuelven a los macrófagos a su estado anti-cáncer, como demuestra el seguimiento de los productos del metabolismo de los macrófagos y el examen de sus patrones de expresión génica.
Además, en un modelo de ratón de cáncer de mama, los investigadores demostraron que la ferumoxytol inhibió el crecimiento del tumor cuando se administra en dosis, ajustado para el peso corporal, similar a los aprobados por la FDA para el tratamiento de anemia. Estudios anteriores habían demostrado que las nanopartículas se metabolizan durante un período de aproximadamente seis semanas, y el nuevo estudio mostró que el efecto anti-cáncer de una dosis única de nanopartículas disminuyó durante aproximadamente tres semanas.
Los científicos también probaron si las nanopartículas podrían detener que el cáncer se propague. En un modelo de ratón de cáncer de pulmón de células pequeñas, las nanopartículas reducen la formación de tumores en el hígado, un sitio común de metástasis en ratones y seres humanos. En un modelo separado de la metástasis de hígado, el pretratamiento con nanopartículas se introdujeron antes de células tumorales reducido en gran medida el volumen de los tumores del hígado.
Aplicaciones clínicas potenciales
Los resultados del estudio sugieren varias aplicaciones posibles para poner a prueba en ensayos humanos, dijo Daldrup-Link. Por ejemplo, después de la cirugía para extirpar un tumor potencialmente metastásico, los pacientes a menudo necesitan quimioterapia, pero deben esperar hasta recuperarse de la operación para tolerar los efectos secundarios graves de la quimioterapia convencional. Las nanopartículas de hierro carecen de los efectos secundarios tóxicos de la quimioterapia, lo que sugiere que se podría dar a los pacientes durante el período de recuperación quirúrgica.
"Creemos que esto podría acortar el tiempo en que el paciente está muy enfermo después de la cirugía, y ayudar a mantener el cáncer se propague hasta que son capaces de recibir la quimioterapia", dijo Daldrup-Link.
Las nanopartículas también pueden ayudar a los pacientes con cáncer cuyos tumores no pueden eliminarse por completo. "Si hay algunas células tumorales que quedan después de la cirugía, la situación que los cirujanos llaman cáncer márgenes positivos, pensamos que podría funcionar para inyectar nanopartículas de hierro allí, y las semillas de tumores más pequeños podríamos potencialmente estar cuidandos nuestro sistema inmune", Daldrup- dicho enlace.
El hecho de que las nanopartículas ya están aprobados por la FDA acelera la capacidad de probar estas aplicaciones en seres humanos, agregó.
Los nuevos hallazgos también ayudarán a los investigadores del cáncer a realizar evaluaciones más precisas de las combinaciones de nanopartículas de drogas, dijo Daldrup-Link. "En muchos estudios, los investigadores consideran solo las nanopartículas como vehículos de drogas", dijo. "Pero ellos pueden haber ocultado los efectos intrínsecos que no vamos a apreciar a menos que nos fijamos en las propias nanopartículas."
El autor principal del estudio es Saeid Zanganeh, PhD, investigador postdoctoral en radiología. Otros Stanford co-autores son Gregor Hutter, MD, PhD, profesor visitante en neurocirugía; Ryan Spitler, PhD, científico de investigación en radiología; Olga Lenkov, asistente de investigación en ciencias biológicas en el Programa de Imagen Molecular en Stanford; Morteza Mahmoudi, PhD, un científico visitante en cardiología; Jukka Sakari Pajarinen, MD, PhD, investigador posdoctoral en cirugía ortopédica; Hossein Nejadnik, MD, PhD, la ciencia clínica asociada de investigación en radiología pediátrica; Stuart Goodman, MD, PhD, profesor de cirugía; y Michael Moseley, PhD, profesor de radiología.
Los científicos de la Oregon Health and Science University también contribuyeron al estudio.
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional del Cáncer (subvención R21CA176519). Departamento de Radiología de Stanford también apoyó el trabajo.
Publicado en http://med.stanford.edu/news/all-news/2016/09/iron-nanoparticles-make-immune-cells-attack-cancer.html
