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Un pez parásito sin mandíbula podría liderar el camino hacia tratamientos de múltiples dolencias cerebrales

Los investigadores creen que las moléculas podrían adaptarse y combinarse con una amplia gama de otras terapias, que ofrecen la esperanza de tratar enfermedades como cáncer, traumatismo y apoplejía.

Un pez parásito sin mandíbula podría liderar el camino hacia tratamientos de múltiples dolencias cerebrales
Boca de una lamprea marina parásita. /  Science Daily.
Boca de una lamprea marina parásita. / Science Daily.

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Sara Rada

Sara Rada

La autora, SARA RADA, es colaboradora de MUNDIARIO. Comunicadora social venezolana, ejerce como redactora creativa y productora audiovisual en distintos medios digitales internacionales. @mundiario

Un pez parásito sin mandíbula podría ayudar a liderar el camino hacia tratamientos más efectivos para múltiples dolencias cerebrales, incluyendo cáncer, traumatismo y apoplejía. Los investigadores tomaron prestadas moléculas del sistema inmunológico de la lamprea marina parásita para administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores cerebrales.

Un desafío importante en el tratamiento de los cánceres y otros trastornos del cerebro es garantizar que los medicamentos alcancen sus objetivos. Un equipo de ingenieros biomédicos y científicos clínicos de la Universidad de Wisconsin-Madison y la Universidad de Texas en Austin tomaron prestadas moléculas del sistema inmunológico de la parásita de la lamprea marina para administrar medicamentos contra el cáncer directamente a los tumores cerebrales.

A diferencia de la mayoría de los medicamentos utilizados actualmente, que se dirigen a características específicas en o dentro de las células individuales de los órganos y tejidos de nuestro cuerpo, las moléculas derivadas de la lamprea apuntan a un objetivo diferente: la matriz extracelular, una malla enmarañada de proteínas y azúcares que respalda y rodea Todas las células en el cerebro.

Los investigadores creen que las moléculas podrían adaptarse y combinarse con una amplia gama de otras terapias, que ofrecen la esperanza de tratar numerosas dolencias cerebrales más allá de los tumores, como la esclerosis múltiple, la enfermedad de Alzheimer o incluso lesiones traumáticas.

"Este conjunto de moléculas dirigidas parece un tanto agnóstico a la enfermedad", dice Eric Shusta, profesor de ingeniería química y biológica en la UW-Madison. "Creemos que podría aplicarse como una tecnología de plataforma en múltiples condiciones".

La tecnología aprovecha el hecho de que muchas enfermedades interrumpen uno de los mecanismos naturales de defensa del cuerpo: la barrera hematoencefálica, que recubre los vasos sanguíneos del sistema nervioso central y protege al cerebro de amenazas potenciales, como toxinas o patógenos en circulación.

Muchas drogas, incluidas las moléculas derivadas de la lamprea, no pueden alcanzar objetivos en el cerebro cuando se inyectan en el torrente sanguíneo, porque la barrera hematoencefálica normalmente evita que las moléculas grandes salgan de los vasos sanguíneos en el cerebro.

Sin embargo, en condiciones como el cáncer cerebral, el accidente cerebrovascular, el traumatismo y la esclerosis múltiple, la barrera se vuelve permeable en y alrededor de las ubicaciones de la enfermedad. Una barrera que gotea ofrece un punto de entrada único. Permitirá que las moléculas de lamprea que se dirigen a la matriz accedan al cerebro y administren medicamentos de manera precisa en el objetivo.

"Las moléculas como esta normalmente no pueden transportar la carga al cerebro, pero en cualquier lugar donde haya una interrupción de la barrera hematoencefálica, pueden administrar medicamentos directamente en el sitio de la patología", dice Shusta.

Sabiendo que los tumores cerebrales a menudo hacen que la barrera se escape, los investigadores vincularon las moléculas derivadas de la lamprea a una quimioterapia aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos llamada doxorubicina. El tratamiento prolongó la supervivencia en modelos de ratón de glioblastoma, el cáncer cerebral incurable que afectó a los senadores John McCain y Ted Kennedy.

La estrategia de focalización de la matriz significa que una amplia variedad de terapias podrían estar vinculadas a las moléculas derivadas de la lamprea. También podrían combinarse con técnicas que abren temporalmente la barrera hematoencefálica en sitios específicos del cerebro y es posible que los medicamentos administrados en la matriz se acumulen en una dosis terapéutica mucho más alta que los medicamentos dirigidos al interior de las células.

"Al igual que el agua que se empapa en una esponja, las moléculas de lamprea acumularán potencialmente mucho más fármaco en la abundante matriz alrededor de las células en comparación con el suministro específico a las células", dice John Kuo, un científico neurocirujano y profesor de neurocirugía en Dell. Escuela de Medicina de la Universidad de Texas en Austin.

Además, las células cerebrales bombean activamente muchos productos químicos, un truco útil para protegerse contra compuestos tóxicos, pero un gran dolor de cabeza para lograr dosis terapéuticas efectivas para los medicamentos.

La orientación de la matriz que rodea a las células elude ese problema de bombeo

"Esta podría ser una manera de mantener terapias en su lugar que de otra manera no se acumularían bien en el cerebro para que puedan ser más efectivas", dice Ben Umlauf, un erudito postdoctoral en el grupo de Shusta que aisló las moléculas derivadas de la lamprea.

Las lampreas y los humanos tienen sistemas inmunes similares, pero en lugar de producir anticuerpos para neutralizar las amenazas (así es como las vacunas nos protegen contra el sarampión), producen pequeñas moléculas defensivas en forma de media luna llamadas VLR. Para obtener sus moléculas de administración de fármacos, los investigadores "vacunaron" las lampreas con componentes de la matriz extracelular del cerebro y luego buscaron a través de muchos miles de VLR para encontrar uno que se adhiriera específicamente a la matriz del cerebro.

Es importante destacar que, en los estudios con ratones, las moléculas derivadas de la lamprea circularon por todo el cuerpo sin acumularse en el tejido cerebral sano u otros órganos. Este parto específico es especialmente importante en los tratamientos contra el cáncer, ya que muchas terapias con frecuencia causan reacciones adversas debilitantes debido a efectos indiscriminados en las células sanas.

En el futuro, los investigadores planean vincular las moléculas dirigidas a la matriz con medicamentos anticancerosos adicionales, como los agentes de inmunoterapia que activan el sistema inmunitario de un paciente para destruir los tumores.

También ven la promesa de usar las moléculas como herramientas de diagnóstico para detectar la interrupción de la barrera hematoencefálica al vincular los aglutinantes de la matriz con las sondas para obtener imágenes avanzadas con escáneres de TEP o máquinas de IRM.

Y debido a que las moléculas parecen ser bastante adaptables, los investigadores especulan que muchas otras medicinas para el cerebro podrían volverse más efectivas si fueran dirigidas a la matriz.

"Estoy emocionado por probar esta estrategia en diferentes sistemas de modelos de enfermedades", dice Kuo. "Hay varios procesos de enfermedad que interrumpen la barrera hematoencefálica y podríamos concebir ofrecer una variedad de terapias diferentes con estas moléculas".

Otros colaboradores en el estudio incluyen a Paul Clark, Jason Lajoie, Julia Georgieva y Samantha Bremner en UW-Madison y Brantley Herrin en Emory University.  @mundiario