Uno de los desafíos en la lucha contra el cáncer de páncreas es encontrar formas de penetrar en el tejido denso del órgano para definir los límites entre el tejido maligno y el normal.

Un nuevo estudio utiliza estructuras de origami de ADN para administrar selectivamente agentes de imagen fluorescentes a las células cancerosas del páncreas sin afectar a las células normales.

El estudio, dirigido por el profesor de ciencia mecánica e ingeniería de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Bumsoo Han, y el profesor Jong Hyun Choi, de la Universidad de Purdue, descubrió que las estructuras de origami de ADN especialmente diseñadas que transportan paquetes de tintes de imagen pueden dirigirse específicamente a las células cancerosas mutantes KRAS humanas, presentes en el 95 % de los casos de cáncer de páncreas.

«Esta investigación destaca no solo el potencial para obtener imágenes más precisas del cáncer, sino también la administración selectiva de quimioterapia, lo que supone un avance significativo con respecto a los tratamientos actuales del adenocarcinoma ductal pancreático», afirmó Han, que también está afiliado al Centro Oncológico de Illinois.

«El proceso actual de extirpación del tejido canceroso mediante resección quirúrgica puede mejorarse en gran medida con una imagen más precisa de los márgenes del tumor».

Los resultados del estudio se han publicado en la revista Advanced Science.

El ADN es una molécula larga de doble cadena, lo que lo convierte en un candidato ideal para plegarse en andamios a nanoescala que mantienen las moléculas —en este caso, colorantes fluorescentes para imágenes— en su lugar y crean nuevas estructuras moleculares sintéticas.

El equipo desarrolló modelos de cáncer de páncreas utilizando «tumoroides» impresos en 3D y sistemas microfluídicos que imitan el complejo microambiente tumoral, denominados modelos microfluídicos de estroma tumoral, con el fin de reducir la dependencia de tejido animal y acelerar la traslación al uso clínico en seres humanos.

Para comprobar la absorción de las estructuras de origami en los tejidos cancerosos, los investigadores añadieron las estructuras de ADN cargadas con colorante a los modelos tumorales y siguieron su movimiento mediante imágenes de fluorescencia.

A continuación, administraron las estructuras portadoras de colorante a ratones con tejido tumoral pancreático humano para explorar la distribución de los paquetes de origami de ADN en condiciones más fisiológicamente relevantes.

El equipo experimentó con moléculas de origami de ADN de diferentes tamaños, en forma de tubos y baldosas.

Descubrieron que las estructuras tubulares de unos 70 nanómetros de longitud y 30 nanómetros de diámetro, así como las de unos 6 nanómetros de longitud y 30 nanómetros de diámetro, experimentaban la mayor absorción por el tejido canceroso del páncreas, sin ser absorbidas por el tejido no canceroso circundante.

Las moléculas tubulares más grandes y todas las moléculas en forma de baldosa de cualquier tamaño no funcionaron tan bien.

«Nos sorprendió ver cómo la variación en el tamaño y la forma de los paquetes de ADN origami influía drásticamente en la absorción por parte de las células cancerosas frente a las células sanas», afirmó Han.

«Pensaba que cuanto más pequeñas, mejor, para que se acumularan más, pero parece que hay un punto óptimo no solo en cuanto al tamaño, sino también a la forma».

El siguiente paso es explorar el uso de moléculas de ADN plegadas en origami cargadas con fármacos quimioterapéuticos para su administración selectiva a las células cancerosas sin afectar a las células normales, afirmó Han.

«Hacerlo con modelos tumorales modificados para reducir el uso de animales y acelerar la traslación al descubrimiento de fármacos es otra dirección en la que estamos muy orgullosos».

Esta investigación ha sido financiada con subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación Nacional para la Ciencia.

Han también está afiliado a la bioingeniería, al Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica, al Laboratorio de Investigación de Materiales y al Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas.

Fuente: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de Prensa