Nanobots de Origami de DNA maten els tumors en un estudi innovador

Cada any es detecten gairebé 1,7 milions de nous casos de càncer als Estats Units, i cada any el càncer reclama gairebé 600.000 vides als Estats Units, sent la segona causa de mort a nivell nacional. El tractament és de vegades pitjor que la malaltia, ja que les cirurgies invasives poden ser traumàtiques i la quimioteràpia pot causar efectes fora de diana que causen estralls a tot el cos. Però una nova tècnica descrita a Nature Biotechnology, que utilitza nanorobots - literalment robots microscòpics - per apuntar específicament els tumors i tallar el subministrament de sang, té el potencial de canviar el tractament per sempre.

A l’article, publicat al febrer, un equip internacional de científics va demostrar l’eficàcia de l’ús de nanorobots d’ADN per atacar tumors de ratolins i porcs amb càncer. Aquests robots de mida nanomètrica estan fets d’ADN que es desplega precisament en el moment i el lloc adequats per lliurar un medicament només l’objectiu exacte del cos. L’ADN, plegat com un paquet d’origami, va contenir molècules de trombina, un enzim que fa que el coàgul de sang sigui.

Per provar si funciona aquest nou sistema de lliurament de medicaments, l'equip de científics de la Universitat estatal d'Arizona i el Centre Nacional de Nanociència i Tecnologia de l'Acadèmia Xinesa de Ciències van injectar els nanorobots en els torrents sanguinis de ratolins amb tumors. Van descobrir que el tractament dirigit efectivament als tumors, va aturar el seu creixement i fins i tot iniciar la mort tumoral.

Tanmateix, aturar el creixement del tumor no és suficient per demostrar que funciona la droga, ja que també ha de demostrar-se segura. Així, els investigadors també van injectar els nanorobots als corrents sanguinis dels porcs en miniatura de Bama, que s'han demostrat que són bons models per provar la seguretat preliminar de medicaments per als humans. Una de les principals preocupacions dels nanorobots és que podrien entrar al cervell i causar accidents cerebrovasculars, però això no va passar amb els animals subjectes a la prova.

La precisió dels nanorobots, que és el que fa que el seu potencial per al tractament del càncer sigui tan gran, es deu a la seva estructura meticulosament elaborada. El "paquet" de retenció de fàrmacs està format per fulles d’ADN, de 60 a 90 nanòmetres, que envolten les molècules de trombina. A l’exterior de les fulles plegades s’observen molècules que entren a zero sobre la nucleolina, una proteïna present al revestiment dels vasos sanguinis associats amb els tumors en creixement.

Aquestes molècules, anomenades aptamers, tenen com a objectiu el lloc adequat per lliurar medicaments i realment obriu el full d’ADN per exposar la trombina quan el nanorobot troba el lloc adequat. En teoria, quan la trombina s’allibera, coagula la sang entrant al tumor, i la fa morir de l’oxigen que necessita per créixer. Aquest mètode, que esglaia fonamentalment el tumor, recorda la classe de fàrmacs contra el càncer conegut com a inhibidors de l'angiogènesi, que ajuden a inhibir el creixement dels vasos sanguinis que alimenten els tumors.

Aquests nanorobots mostren una gran promesa, però encara no estan preparats per als humans. Per arribar-hi, els investigadors busquen socis clínics per desenvolupar aquesta via de tractament. Tot i així, el fet que sembli funcionar en ratolins i porcs fa que sigui probable que aquests nanorobots estiguin disponibles com a tractaments contra el càncer en les nostres vides.

Resum: Els robots de nanoescala tenen sistemes potencialment intel·ligents de lliurament de medicaments que responen als desencadenants moleculars. Utilitzant origami d’ADN vam construir un robot d’ADN autònom programat per transportar càrregues útils i presentar-les específicament en tumors. El nostre nanorobot està funcionalitzat a l'exterior amb un ADN aptamer que uneix la nucleolina, una proteïna expressada expressament en cèl·lules endotelials associades al tumor i la proteasa de la coagulació de la trombina dins de la seva cavitat interna. L’aptamer d’orientació de nucleòliques serveix tant com a domini d’orientació i com a activador molecular per a l’obertura mecànica de l’ADN nanorobot. Així, l’exposició de la trombina a l’interior i activa la coagulació al lloc del tumor. Utilitzant models de ratolins portadors de tumors, demostrem que els nanorobots d’ADN injectats per via intravenosa proporcionen trombina específicament als vasos sanguinis associats a tumors i indueixen trombosi intravascular, cosa que comporta necrosi tumoral i inhibició del creixement tumoral. El nanorobot s’ha demostrat segur i immunològicament inert en ratolins i porcs en miniatura Bama. Les nostres dades mostren que els nanorobots d’ADN representen una estratègia prometedora per al lliurament precís de medicaments en la teràpia del càncer.