Desarrollo de una estrategia de comunicación entre nanodispositivos aplicada al tratamiento del cáncer de mama

Abstract

[ES] Se desarrollarán nanodispositivos basado en materiales de sílice mesoporosos cargados con citotóxicos. Se estudiará la liberación del citotóxico en lineas celulares de del cáncer de mama.

[ES] Cada año en España se diagnostica una media de 16.000 casos nuevos de carcinoma de mama, de los cuales unos 6.400 se revelan mortales. Por esta razón se necesitan muchos esfuerzos hacia el desarrollo de nuevas terapias. El interés acerca de los nanomateriales mesoporosos basados en sílice en los últimos años ha ido creciendo sobre todo con respecto a la posibilidad de su utilización como transportadores de fármacos dirigidos, entre otras aplicaciones, al tratamiento de neoplasias. La superficie exterior de las nanopartículas mesoporosas de sílice puede ser funcionalizada con puertas moleculares, capaces de retener la carga de la nanopartícula hasta que ésta llegue a la diana terapéutica y de abrirse únicamente en presencia de un estímulo determinado. En este trabajo se han desarrollado dos nanodispositivos mesoporosos: el sólido S1, que consta de una estructura de MCM-41 y está cargado con sulforodamina B y funcionalizado con poly(I:C), un RNA sintético de doble cadena capaz de activar rutas celulares apoptóticas; y el sólido S2, basado en MCM-41, cargado con ácido 9-cis-retinoico y funcionalizado con interferón-γ. Ambos nanomateriales interaccionan con receptores específicos en la superficie celular, lo que produce la internalización de las nanopartículas y la liberación de su carga una vez se encuentren en el interior de los lisosomas. Las moléculas de carga son capaces de atravesar las membranas de los lisosomas debido a sus pequeñas dimensiones, lo que les permite así llegar a sus dianas celulares. La función del sólido S2 es de inducir la sobreexpresión del receptor celular TLR3, que interacciona con el poly(I:C) y se encuentra ya en cantidades mayores a lo normal en células de carcinoma de mama. De esta manera, la acción del sólido S1 se verá potenciada, y el efecto citotóxico del poly(I:C) sobre las células cancerosas incrementado. La comunicación entre los dispositivos desarrollados, por lo tanto, proporciona una herramienta terapéutica novedosa y capaz de potenciar la eficacia de compuestos antineoplásicos ya conocidos. Los materiales han sido caracterizados y sucesivamente estudiados in vivo utilizando cultivos celulares de la línea de carcinoma de mama SK-BR-3, obteniéndose unos resultados positivos.

[CA] Cada any a España es diagnostica una mitja de 16.000 casos nous de carcinoma de mama, dels quals uns 6.400 son mortals. Per aquesta raó es necessiten molts esforços cap al desenvolupament de noves teràpies. L’ interès sobre els nanomaterials mesoporosos basats en sílice en els últims anys ha crescut sobre tot amb respecte a la possibilitat de la seua utilització com transportadors de fàrmacs dirigits, entre altres aplicacions, al tractament de neoplàsies. La superfície de les nanopartícules mesoporoses de sílice pot ser funcionalitzada amb portes moleculars, capaces de retindre la carga de la nanopartícula fins que arribe a la diana terapèutica i de obrir-se únicament en presencia d’un estímul determinat. En aquest treball s’han desenvolupat dos nanodispositius mesoporosos: el sòlid S1, que consta d’una estructura de MCM-41 i està carregat amb sulforodamina B i funcionalitzada amb poly(I:C), un RNA sintètic de doble cadena capaç d’activar rutes cel·lulars apoptòtiques: i el sòlid S2, basat en MCM-41, carregat amb àcid 9-cis-retinoic y funcionalitzada amb interferó-γ. Ambos nanomaterials interaccionen amb receptors específics en la superfície cel·lular, açò produeix la internalització de las nanopartícules i l’alliberament de la seua càrrega una vegada es troben al interior dels lisosomes. Les molècules de càrrega son capaces de travessar les membranes dels lisosomes degut a les seues xicotetes dimensions, açò permet arribar a les seues dianes cel·lulars. La funció del sòlid S2 es la de incloure la sobreexpresió del receptor cel·lular TLR3, que interacciona amb el poly(I:C) i es troba ja en quantitats majors a lo normal en cèl·lules de carcinoma de mama. D’aquesta manera, la acció del sòlid S1 es veu potenciada, i l’efecte citotòxic del poly(I:C) sobre les cèl·lules canceroses incrementat. La comunicació entre els dispositius desenvolupats, per tant, proporcionen una ferramenta terapèutica nova i capaç de potenciar la eficàcia de compostos antineoplàstics ja coneguts. Els materials han segut caracteritzats i successivament estudiats in vivo utilitzant cultius cel·lulars de la línea de carcinoma de mama SK-BR-3, obtenint-se uns resultats positius.

[EN] Each year 16.000 new cases of breast carcinoma are diagnosed in Spain, 6.400 of which turn out to be mortal. For this reason strong efforts are needed towards the development of new therapies. The interest in silica based mesoporous nanomaterials has increased over the past years, especially regarding the possibility of their use as controlled release drug carriers in cancer treatments. The external area of silica mesoporous nanoparticles can be functionalized with molecular gates, capable of maintaining the nanoparticle loaded until its arrival to the therapeutic target and of opening itself only in the presence of a specific stimuli. Two mesoporous nanodevices have been developed in this work: the S1 solid which has a MCM-41 structure and it’s loaded with sulforhodamine B and functionalized with poly (I:C), a double strand synthetic RNA able to activate apoptotic cellular pathways; and the S2 solid, based on MCM-41, loaded with 9-cis-retinoic acid and functionalized with interferon-γ. Both nanomaterials interact with cellular surface specific receptors, which produces nanoparticles internalization and the release of their loaded molecules once they are in the interior of the lysosomes. Loaded molecules small size allows them to escape from lysosomes and reach their cellular targets. S2 solid function is to induce the overexpression of the TLR3 cellular receptor which interacts with the poly (I:C) and can be found in larger than normal amounts in breast cancer cells. This way, S1 action increases the cytotoxic effect of the poly(I:C) in cancer cells. Therefore, communication between our nanodevices provides a new therapeutic tool and is able to upgrade the efficiency of already known antineoplasic components. The materials have been characterized and studied in vivo using SK-BR-3 breast carcinoma cell line, obtaining positive results.