Proyecto interdisciplinario descubre cómo nanopartículas matan células cancerosas para ayudar a la oncología

Debido a sus propiedades únicas, las nanopartículas magnéticas se pueden utilizar para el diagnóstico terapéutico y el tratamiento personalizado de las enfermedades del cáncer, así como también como un agente de contraste efectivo para un examen de resonancia magnética y la obtención de imágenes de tumores.

Científicos de la Immanuel Kant Baltic Federal University (IKBFU, Universidad Federal Báltica Immanuel Kant) y la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología “MISiS” han estudiado cómo las nanopartículas magnéticas afectan las células cancerosas en el hígado humano. En opinión de los autores, esta investigación ayudará en la oncología. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista científica “Nano Convergence“.

Se sabe que las células cancerosas humanas pueden absorber nanopartículas magnéticas. Esta propiedad se puede usar en la terapia contra el cáncer de al menos tres formas:

1. Calentamiento local de un tumor cuando se expone a un campo magnético variable (hipertermia magnética).
2. Administración dirigida de fármacos.
3. Efectos citotóxicos selectivos de nanopartículas en las células cancerosas.

Los científicos del IKBFU Laboratory of Novel Magnet Materials estudiaron la influencia de las nanopartículas en los orgánulos celulares y se familiarizaron con las peculiaridades de los procesos intracelulares en detalle mediante el uso de diferentes líneas de células de cáncer de hígado. Los objetos pequeños como las nanopartículas pueden ser “comidos” fácilmente por las células, pero esto no siempre sucede: en algunos casos, las nanopartículas pueden dañar la estructura de una célula, penetrarla y matarla. Al agregar nanopartículas de óxido de hierro de diversas formas al medio nutriente de las células, los científicos pudieron verificar el grado y la naturaleza de los cambios en el cultivo celular.

De acuerdo a los autores del estudio, el comportamiento de las células cancerosas depende de la concentración de nanopartículas en la solución y, lo más importante, del tipo de cáncer. El hecho es que diferentes células responden de manera diferente a las mismas partículas. Esto hace posible crear un instrumento basado en nanopartículas, que suprime selectivamente las células cancerosas mientras mantiene intactas las células sanas.

Los científicos han llevado a cabo experimentos respecto a cómo las células cancerosas en el hígado humano reaccionan a varios tipos de nanopartículas magnéticas. Descubrieron que los nanocubos y los nanoclusters de óxido de hierro son capaces de activar ciertos genes que dan un “instrucción de autodestrucción” a las células de cáncer de hígado. Este descubrimiento arroja luz sobre los mecanismos que regulan la muerte celular causada por la citotoxicidad de las nanopartículas.

“El mecanismo de efecto tóxico está asociado con la permeabilidad progresiva de las membranas lisosómicas en los hepatocitos, lo que provoca los procesos de apoptosis y autofagia, básicamente, ‘muerte celular’“, dijo Maxim Abakumov, coautor de la investigación, jefe del Laboratorio de materiales biomédicos NUST “MISiS”.

De acuerdo con Valeria Rodionova, directora del Laboratorio de Materiales Magnéticos IKBFU, los resultados de la investigación pueden usarse para el diagnóstico y la terapia del cáncer.

Valeria Rodionova explicó a RIA Novosti, “este proyecto interdisciplinario reunió a científicos de diferentes campos: física, químicos y biólogos. Nuestro trabajo conjunto nos permitió no solo sintetizar tipos únicos de nanopartículas, sino también analizar los mecanismos de las vías específicas de señalización celular que activan en la célula“.

La cooperación en el mundo científico a menudo demuestra ser decisiva en la investigación. Por lo tanto, se realizaron estudios microscópicos en el laboratorio de biofísica, bajo la supervisión del Dr. Oleg Lunov, jefe del laboratorio (Instituto de Física de la Academia Checa de Ciencias). Los científicos de la Universidad Rusa de Química y Tecnología de Mendeleev también participaron en el estudio.