Nanopartículas de sílice eliminaron cáncer de próstata agresivo en ratones

Investigadores estadounidenses han desarrollado diminutas nanopartículas de sílice capaces de destruir tumores de próstata directamente mientras despiertan simultáneamente el sistema inmunológico del organismo para combatir el cáncer, según un nuevo estudio preclínico liderado por científicos de Weill Cornell Medicine y el Cornell Duffield College of Engineering.

En modelos murinos de cáncer de próstata agresivo, las partículas dirigidas produjeron varias remisiones tumorales completas, ofreciendo evidencia alentadora de que este enfoque podría eventualmente avanzar hacia ensayos clínicos en humanos.

Fabricadas a partir de sílice amorfa, una forma de dióxido de silicio que se encuentra naturalmente en alimentos y en los restos fosilizados de organismos microscópicos, las nanopartículas diseñadas parecen atacar el cáncer de próstata de múltiples maneras simultáneamente.

Diminutas partículas con una estrategia dual contra el cáncer

Las nanopartículas, conocidas como nanopartículas de sílice fluorescentes ultrapequeñas de núcleo y carcasa, o Cornell Prime dots (C' dots), fueron originalmente creadas para mejorar las imágenes médicas. Ya han avanzado a ensayos clínicos de fase tardía para cirugía guiada por imágenes y otros usos terapéuticos.

Más recientemente, los investigadores descubrieron que las partículas en sí mismas pueden dañar selectivamente las células cancerosas mientras dejan las células sanas en gran medida intactas.

En el nuevo estudio, publicado el 15 de junio en Cancer Research, una revista de la Asociación Americana para la Investigación del Cáncer, el equipo probó las nanopartículas en ratones con cáncer de próstata agresivo. Descubrieron que las partículas hacían que las células tumorales fueran altamente vulnerables a una forma de autodestrucción, al tiempo que transformaban el entorno tumoral de un estado "frío" resistente al sistema inmune a un estado "caliente" inmunológicamente activo. Este cambio podría mejorar significativamente la efectividad de las inmunoterapias existentes.

"Estos resultados nos alientan mucho; un tratamiento que induce directamente la muerte de las células tumorales mientras transforma el microambiente inmunológico, como lo hace este, representaría un nuevo paradigma clínico", afirmó la autora principal, la Dra. Michelle Bradbury, profesora dotada de Investigación en Imágenes en Radiología y directora del Instituto de Innovaciones en Imágenes Moleculares en Weill Cornell Medicine, además de neurorradióloga en NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.

El trabajo es parte de una colaboración de larga data entre el laboratorio de la Dra. Bradbury y el laboratorio del coautor correspondiente, el Dr. Ulrich Wiesner, profesor Spencer T. Olin en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales y profesor en el Departamento de Tecnología de Diseño en el Colegio de Arquitectura, Arte y Planificación. La investigación recibió apoyo en parte del Parker Institute for Cancer Immunotherapy en Weill Cornell Medicine.

Cómo las partículas de sílice eliminan las células cancerosas

Uno de los hallazgos más inusuales involucró un proceso llamado "ferroptosis", una forma especializada de muerte celular impulsada por oxidación abrumadora dentro de las células. Durante la ferroptosis, la oxidación daña moléculas críticas, particularmente las moléculas grasas que componen las membranas celulares, eventualmente causando que las células se desintegren.

Los científicos aún no comprenden completamente cómo las nanopartículas desencadenan este proceso. Sin embargo, la evidencia sugiere que las partículas, que fueron diseñadas inicialmente para transportar agentes de imagen, pueden recolectar iones de hierro con carga positiva del torrente sanguíneo y transportarlos hacia las células tumorales. Una vez dentro, esos iones de hierro pueden alimentar la intensa oxidación que impulsa la ferroptosis.

Más allá de matar directamente las células tumorales, las nanopartículas también remodelaron el entorno inmunológico que rodea al cáncer.

Los investigadores observaron que las células T, los macrófagos y otras células inmunes cerca de los tumores cambiaron de estados inactivos o supresores del sistema inmune a células activas que combaten el cáncer. Las nanopartículas también hicieron que los tumores fueran mucho más receptivos a los medicamentos de inmunoterapia aprobados. Al mismo tiempo, interrumpieron procesos metabólicos en varios tipos de células dentro del microambiente tumoral, contribuyendo a su efecto anticancerígeno general.

Implicaciones para el tratamiento del cáncer de próstata

El cáncer de próstata es uno de los tipos de cáncer más comunes entre los hombres a nivel mundial. Si bien muchos casos son de crecimiento lento y pueden manejarse con vigilancia activa, las formas agresivas de la enfermedad requieren tratamientos más intensivos y pueden ser resistentes a las terapias convencionales.

Las inmunoterapias, que buscan estimular el sistema inmunológico del propio paciente para atacar las células cancerosas, han mostrado resultados prometedores en varios tipos de cáncer. Sin embargo, muchos tumores de próstata son considerados "fríos" desde el punto de vista inmunológico, lo que significa que no atraen ni activan suficientes células inmunes para combatir el cáncer de manera efectiva.

La capacidad de las nanopartículas de sílice para convertir tumores "fríos" en "calientes" podría representar un avance significativo, potencialmente haciendo que más pacientes con cáncer de próstata sean elegibles para inmunoterapias que actualmente tienen efectividad limitada en esta enfermedad.

Perspectivas y próximos pasos

Aunque estos resultados preclínicos son prometedores, es importante señalar que los estudios se realizaron en modelos murinos. Los investigadores deberán realizar estudios adicionales para determinar si el enfoque es seguro y efectivo en humanos.

Dado que las nanopartículas C' dots ya están siendo evaluadas en ensayos clínicos para otras aplicaciones médicas, existe una base de conocimiento sobre su perfil de seguridad que podría facilitar su eventual evaluación como terapia contra el cáncer.

El estudio representa un ejemplo de cómo la nanotecnología médica puede ofrecer enfoques novedosos para combatir el cáncer, particularmente mediante estrategias que combinan múltiples mecanismos de acción en una sola intervención.

Como con cualquier avance en investigación oncológica, los pacientes con cáncer de próstata deben consultar con sus oncólogos sobre las opciones de tratamiento actualmente disponibles y apropiadas para su situación particular.