updated 1:27 PM CET, Dec 5, 2016

Ingeniería genética de algas para matar las células cancerosas

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diatomeas

Diminutas algas matan hasta el 90 por ciento de las células cancerosas, mientras que dejan las sanas ilesas

Una nueva investigación interdisciplinaria ha puesto de manifiesto el papel de primera línea que podrían desempeñar diminutas algas en la batalla contra el cáncer, a través del uso innovador de la nanotecnología.

Los científicos han diseñado genéticamente en el laboratorio diminutas algas que matan hasta el 90 por ciento de las células cancerosas, mientras que dejan las sanas ilesas, y el tratamiento también se ha demostrado que puede tratar eficazmente tumores en ratones sin hacer daño al resto del cuerpo.

El desarrollo de la medicina que sólo ataca a las células tumorales y deja el resto del cuerpo ileso es uno de los mayores retos en la terapia de medicamento contra el cáncer. Tal quimioterapia dirigida ayuda a evitar algunos de los devastadores efectos secundarios asociados con el típico tratamiento de quimioterapia, cuando todas las células que se dividen rápidamente en el cuerpo son bombardeadas con fármacos tóxicos - incluyendo los folículos pilosos, las uñas y la médula ósea.

Es por eso que los investigadores han estado trabajando en la administración de fármacos contra el cáncer basados en nanopartículas, y han introducido en el cuerpo partículas de sílice porosas cargadas con la droga para atacar las células tumorales. Sin embargo, la fabricación de estos tipos de nanopartículas es cara y requiere productos químicos industriales, tales como el ácido fluorhídrico.

Ahora un equipo internacional de científicos de Australia y Alemania han diseñado genéticamente un alga diatomea que puede hacer el trabajo igual de bien que las nanopartículas sintéticas.

diatomea biosilicaLas diatomeas son un gran grupo de organismos unicelulares microscópicos que poseen paredes celulares translúcidas compuestas de dióxido de silicio hidratado o sílice - el mismo tipo de material poroso manufacturado utilizado en la medicina de nanopartículas. Estas algas tienen sólo de cuatro a seis micrómetros de diámetro, más de diez veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano.

"Por ingeniería genética de algas diatomeas - pequeñas algas fotosinteticas unicelulares con un esqueleto hecho de sílice nanoporoso - somos capaces de producir una proteína de unión de anticuerpos en la superficie del caparazón", dijo el autor principal y experto en nanomedicina Nico Voelcker.

Estas nanopartículas cargadas con diatomeas-anticuerpo solamente se unen a moléculas que se encuentran en las células cancerosas, donde pueden liberar fármacos. Esto hace que la terapia sea la que los investigadores están buscando.

"Se ha prestado mucha atención al desarrollo de vehículos de fármacos que sean naturales, biocompatibles y biodegradables", afirman los autores en su informe, publicado en Nature Communications.

La diminuta alga diatomea biosilica cumple estos criterios, ya que en su mayoría sólo necesita agua y luz para crecer, y se puede romper si se deja expuesta a los elementos. Y al elegir el anticuerpo exacto, las nanopartículas de algas pueden ser fácilmente colocadas en la dirección de sólo las células tumorales.

diatomeas contra el cáncer

Arriba: La diatomea biosilica modificada con ingeniería genética (verde) que contiene moléculas de fármacos encapsulados en liposomas (amarillo) puede ser dirigida a las células de linfocitos en suspensión (púrpura) por la funcionalización de la superficie de la biosilica con anticuerpos de células específicos. Las moléculas de fármaco encapsulado en liposomas se liberan de la portadora biosilica en las inmediaciones de las células diana (recuadro).

El equipo rellenó las diatomeas con medicamentos de quimioterapia usando un método especial de dos pasos, y luego probaron las nanopartículas sobre las células cancerosas tanto in vitro como en ratones con tumores inducidos de neuroblastoma.

No sólo las algas mataron con éxito más o menos al 90 por ciento de las células cancerosas en un tubo de ensayo sin afectar las células humanas sanas, sino que también reducjeron el crecimiento del tumor en ratones después de una sola dosis inyectada.

Además, los ratones tampoco mostraron ningún daño tisular agudo después de la quimioterapia, y la diatomea biosilica se degradó de forma segura en sus cuerpos.

Los investigadores creen que esta técnica tiene un enorme potencial para el futuro de la nanomedicina y en particular la dirigida al tratamiento del cáncer.

"Aunque todavía es pronto, este nuevo sistema de administración de fármacos basado en un material renovable biotecnológicamente tiene un gran potencial para el tratamiento de tumores sólidos, incluyendo tumores cerebrales actualmente intratables", dijo Voelcker.

Artículo científico: Targeted drug delivery using genetically engineered diatom biosilica