El tamaño óptimo para una acumulación selectiva en tumores cerebrales

El Centro de Innovación de Nanomedicina (iCONM; Director del Centro: Kazunori Kataoka; Ubicación: Kawasaki, Japón) ha anunciado junto con la Escuela de Posgrado de Ingeniería de la Universidad de Tokio que un grupo dirigido por el Prof. Kanjiro Miyata, Científico Visitante de iCONM (Profesor, Departamento de Ingeniería de Materiales, Universidad de Tokio), ha descubierto que el umbral de permeabilidad tisular de los tumores cerebrales estaba en el rango de 10−30 nm, utilizando “Nanoruler” (Nota 1) que es un polímero biocompatible utilizado para la medición de “brechas en el cuerpo”. Especialmente, al ajustar el tamaño del nanoruler a 10 nm, se logra una acumulación de tumor cerebral sin precedentes. Los resultados obtenidos han brindado una guía significativa para el diseño de nanomedicamentos futuros para tumores cerebrales.

Actualmente, no existe un tratamiento eficaz para el glioblastoma multiforme (GBM), el tipo de tumor cerebral más frecuente y maligno. Algunos agentes antitumorales de bajo peso molecular se utilizan para permear las brechas entre las células endoteliales en la BBTB (Barrera Hematoencefálica del Tumor Cerebral), que es una estructura vascular característica y formada por el colapso parcial de la barrera hematoencefálica, pero se excretan rápidamente por los riñones, lo que genera baja acumulación de GBM. Además, su distribución no específica en tejidos sanos a menudo induce efectos secundarios graves como mielosupresión e inmunosupresión. Se sabe que los nanomedicamentos de 30−100 nm evitan la excreción renal rápida y aumentan la eficiencia de acumulación de fármacos en algunos modelos tumorales. Sin embargo, el nivel de acumulación de GBM de tales nanomedicamentos sigue siendo limitado, presumiblemente debido a la relativamente baja permeabilidad de los vasos sanguíneos en la BBTB. Por lo tanto, Miyata et al. estudiaron la capacidad de orientación del GBM dependiente del tamaño utilizando un polímero sigiloso ajustable en tamaño, denominado “nanoruler polimérico”, y reportaron los resultados en una revista internacional “Bioconjugate Chemistry” (Nota 2) de la siguiente manera:

Y. Ishibashi, M. Naito,* Y. Watanuki, M. Hori, S. Ogura, K. Taniwaki, M. Cho, R.  Komiya, Y. Mochida, y K. Miyata*, Bioconjugate Chemistry, en prensa

En conclusión, este estudio exploró el efecto del tamaño de los nanomedicamentos en la orientación pasiva del GBM con copolímeros injertados de poli(etilenglicol) ajustables en tamaño (gPEG) como nanorulers poliméricos (que van de 8,5 a 30 nm). Los gPEG pequeños exhibieron una acumulación eficiente en el tumor cerebral, con 10 nm de gPEG logrando el nivel de acumulación más alto (19 veces mayor que en la región cerebral normal y 4,2 veces mayor que el de 30 nm de gPEG), presumiblemente debido al tamaño óptimo asociado con una mayor permeabilidad de la BBTB y una circulación sanguínea prolongada.

Miyata et al. informarán sobre la conjugación de fármacos y la optimización para la entrega de fármacos dirigida a GBM mejorada en su trabajo futuro. En general, este estudio proporciona un diseño molecular útil para desarrollar nanomedicamentos dirigidos a GBM para quimioterapia, radioterapia, terapia fotodinámica/térmica y diagnóstica.

La novedad de este estudio

• Se crearon “nanorulers” utilizando polímeros biocompatibles para medir “brechas en organismos vivos”.
• Se demostró que el umbral de permeabilidad tisular del tumor cerebral estaba en el rango de 10 a 30 nm.
• Al ajustar el tamaño de los nanorulers a 10 nm, se obtuvo una acumulación de tumor cerebral sin precedentes.

La contribución futura de este estudio

• La aclaración de los efectos del tamaño en la orientación del tumor cerebral ha brindado una guía significativa para el diseño de futuros nanomedicamentos para tumores cerebrales.
• Los gPEG optimizados en tamaño se pueden cargar con agentes de contraste para permitir una imagen de alta sensibilidad de los tumores cerebrales.
• Los gPEG optimizados en tamaño se pueden cargar con fármacos anticancerígenos para permitir medicamentos más eficaces para los tumores cerebrales.

Nota 1: Acerca de Nanoruler

“Nanoruler” es un polímero biocompatible utilizado para la medición de “brechas en el cuerpo”. En 2023, Miyata et al. utilizaron gPEG ajustados en tamaño en el rango de 11–32 nm al cambiar los pesos moleculares (MW) de los PEG injertados de 2 a 20 kDa para examinar la biodistribución y el efecto del tamaño en la acumulación muscular.

Nota 2: Acerca de Bioconjugate Chemistry

Bioconjugate Chemistry es una revista científica revisada por pares sobre bioconjugación, publicada desde 1990 por la American Chemical Society. La misión de la revista es comunicar los avances en campos como los conjugados biomoleculares/macromoleculares, las reacciones de conjugación y los ensamblajes.