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Entrega enfocada de fármacos para cánceres cerebrales

El tronco encefálico de una persona controla algunas de las funciones más importantes del cuerpo, como el latido del corazón, la respiración, la presión arterial y la deglución. El crecimiento del tumor en esta parte del cerebro es, por lo tanto, dos veces más devastador. Este crecimiento no solo puede alterar las funciones vitales, sino que operar en esta área es tan arriesgado que muchos profesionales médicos se niegan a considerarlo como una opción.

Una investigación nueva e interdisciplinaria de la Universidad de Washington en St. Louis ha mostrado una forma de dirigir la administración de medicamentos a esa área del cerebro utilizando medidas no invasivas, reforzadas por una nueva tecnología: el ultrasonido enfocado.

La investigación proviene del laboratorio de Hong Chen, una profesora asistente de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas y profesora asistente de oncología de radiación en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis. Esta doctora ha desarrollado una nueva forma en la que el ultrasonido y su agente de contraste, que consiste en pequeñas burbujas, pueden combinarse en una administración intranasal para dirigir un medicamento al tallo cerebral y, potencialmente, a cualquier otra parte del cerebro.

La investigación, que incluyó profesores del Instituto Mallinckrodt de Radiología y el Departamento de Pediatría de la Facultad de Medicina, junto con profesores del Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, se publicó en línea esta semana y estará en la edición del 28 de septiembre de la revista Journal of Controlled Release.

Esta técnica puede acercar un poco más a la medicina a la curación de enfermedades cerebrales como el glioma pontino intrínseco difuso (DIPG), un cáncer cerebral infantil con una tasa de supervivencia en cinco años de tan solo un escaso 2%, un triste pronóstico que no ha cambiado en los últimos 40 años. (Para agregar una perspectiva, el cáncer infantil más común, la leucemia linfoblástica aguda, tiene una tasa de supervivencia a cinco años de casi el 90%).

La técnica de Chen combina ultrasonido focalizado con entrega IntraNasal, (FUSIN). La administración intranasal aprovecha una propiedad única de los nervios olfatorio y trigeminal, que pueden transportar nanopartículas directamente al cerebro, evitando la barrera hematoencefálica, un obstáculo para la administración de fármacos en el cerebro.

Esta capacidad única de entrega intranasal fue demostrada el año pasado por los coautores Ramesh Raliya, investigador científico, y Pratim Biswas, vicecanciller y presidente del Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química y los profesores Lucy y Stanley Lopata, en su publicación en Informes Científicos del año pasado.

Si bien la administración de drogas en el cerebro vía nasal es un gran paso adelante, todavía no es posible dirigir un medicamento a un área específica. La técnica de ultrasonido de Chen está abordando ese problema.

Al hacer una ecografía, el agente de contraste utilizado para resaltar las imágenes está compuesto de microburbujas. Una vez inyectados en el torrente sanguíneo, las microburbujas se comportan como glóbulos rojos, atravesando el cuerpo a medida que el corazón bombea. Una vez que alcanzan el sitio donde se enfoca la onda de ultrasonido, hacen algo inusual se expanden y se contraen; al hacerlo, actúan como una bomba hacia los vasos sanguíneos circundantes, así como hacia el espacio perivascular, el espacio que rodea los vasos sanguíneos.

De esta forma al aplicar el ultrasonido en el tallo cerebral, las microburbujas comienzan a expandirse y contraerse. Las microburbujas oscilantes empujan y tiran, bombeando la droga hacia el tallo cerebral. Esta técnica también aborda el problema de la toxicidad de los medicamentos: los medicamentos irán directamente al cerebro en lugar de circular por todo el cuerpo. En colaboración con Yongjian Liu, profesor asociado de radiología, y Yuan-Chuan Tai, profesor asociado de radiología, Chen usó la tomografía por emisión de positrones (PET) para verificar que había una acumulación mínima de nanopartículas administradas por vía intranasal en los órganos principales, incluidos los pulmones, hígado, bazo, riñón y corazón.

Hasta ahora, el laboratorio de Chen ha tenido éxito utilizando su técnica en ratones para la entrega de nanoclusters de oro fabricados por el equipo dirigido por Liu. El siguiente paso es demostrar la eficacia terapéutica de FUSIN en la administración de medicamentos de quimioterapia para el tratamiento de DIPG. El laboratorio también se ha asociado con Biswas para desarrollar un nuevo dispositivo de administración nasal en aerosol para ampliar la técnica de un ratón a un modelo de animal más grande. Y se espera que los hallazgos de este estudio se puedan transmitir a ensayos clínicos para niños con DIPG.

Más información: Universidad de Washington en St. Louis

Así se ve esta investigación:

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