¿Cómo destruir las células cancerosas sin dañar los tejidos sanos? Este es uno de los principales desafíos de la oncología. Utilizando hebras de ADN sintético, un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha creado un sistema "inteligente" capaz de reconocer las células cancerosas con una precisión excepcional y liberar medicamentos potentes solo donde son necesarios.
Más allá del tratamiento del cáncer, esta investigación abre el camino a una nueva generación de medicamentos autónomos y autorregulados. Este trabajo se publica en Nature Biotechnology.
La posibilidad de dirigirse directamente a las células tumorales con medicamentos especializados está revolucionando el tratamiento del cáncer. Permite preservar los tejidos sanos y reducir los efectos secundarios de la quimioterapia. Entre los tratamientos más prometedores se encuentran los conjugados anticuerpo-fármaco (ADC), que utilizan anticuerpos monoclonales para transportar los medicamentos directamente a las células cancerosas. Aunque extremadamente eficaces, los ADC sufren sin embargo de una baja penetración en los tejidos y una capacidad limitada de carga farmacológica.
Para remediarlo, los científicos han desarrollado una nueva tecnología basada en hebras de ADN sintético. Debido a su pequeño tamaño, los componentes de ADN se mueven más fácilmente a través de los tumores que las terapias tradicionales basadas en anticuerpos, a menudo más voluminosas y limitadas en la cantidad de moléculas farmacológicas que pueden transportar.
Más dirigidos y más eficaces
En este nuevo sistema, hebras de ADN independientes transportan cada una un componente distinto: dos hebras están asociadas a diferentes marcadores de cáncer, mientras que una tercera está ligada a un medicamento citotóxico, es decir, un agente destructor de células. Cuando los dos marcadores específicos del cáncer identifican simultáneamente su objetivo y se unen a él, las diferentes hebras de ADN portadoras se autoensamblan para desencadenar la acción del medicamento citotóxico.
Este ensamblaje permite la administración de concentraciones más altas del medicamento, amplificadas por varios fragmentos de ADN que se ensamblan donde es necesario. Al igual que la autenticación de dos factores en un sitio bancario, este proceso solo ocurre cuando ambos marcadores de cáncer están presentes. Si uno de los marcadores está ausente, la reacción en cadena de hibridación no puede comenzar y el medicamento permanece inactivo.
Medicamentos inteligentes basados en ADN.
Cuando los dos "detectores" reconocen simultáneamente los biomarcadores 1 (azul) y 2 (rojo) en la superficie de una célula enferma, los fragmentos de ADN se ensamblan como un rompecabezas y desencadenan una reacción en cadena que libera el medicamento en el corazón de esta célula, preservando al máximo las células sanas vecinas.
Adaptación de la figura 1 del artículo original.
En el laboratorio, esta tecnología ha permitido identificar con éxito células cancerosas que presentan combinaciones específicas de proteínas de superficie y administrar de manera selectiva medicamentos potentes, sin dañar las células sanas vecinas. Los científicos también han demostrado que es posible combinar varias moléculas activas dentro de un mismo tratamiento, una estrategia que podría contribuir a prevenir o superar la resistencia a los medicamentos.
"Esto podría marcar un avance importante en la evolución de la medicina, con la introducción de medicamentos autónomos. Hasta ahora, los ordenadores y la IA nos han ayudado a diseñar nuevos medicamentos. Lo novedoso aquí es que el medicamento puede por sí mismo, y de manera simple, 'calcular' y responder inteligentemente a las señales biológicas", explica Nicolas Winssinger, profesor ordinario del Departamento de Química Orgánica de la Sección de Química y Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, y último autor de este estudio.
Como un "ordenador"
Al igual que los ordenadores se construyen sobre operaciones lógicas simples (y, o, no), esta tecnología aplica el mismo principio a nivel molecular. En esta primera demostración, una puerta lógica "y" garantiza la activación solo cuando están presentes dos biomarcadores de cáncer, lo que hace que el medicamento sea altamente selectivo.
Los tratamientos futuros podrían integrar más funciones lógicas, permitiéndoles adaptarse a la respuesta única y compleja de cada paciente y minimizar los efectos secundarios. Más que reemplazar la supervisión humana, estas innovaciones buscan hacer que las terapias sean más dirigidas y eficaces, ofreciendo así una nueva esperanza para cuidados personalizados.
Esta investigación ha sido apoyada por el Fondo Nacional Suizo (FNS) y se basa en los trabajos fundamentales del anterior programa NCCR Chemical Biology.