¿Puede la nanotecnología frenar el progreso de la osteoartritis?

Todavía no existe cura para la osteoartritis. Sin embargo, un enfoque nanotecnológico innovador puede ayudar a enviar agentes terapéuticos más profundamente en el cartílago afectado y permanecer activos durante más tiempo.

La osteoartritis a menudo afecta las articulaciones que soportan carga, como la rodilla (que se muestra aquí).

La osteoartritis, predominantemente una afección asociada con los adultos mayores, es una afección debilitante.

Al afectar el cartílago de las articulaciones del cuerpo, la osteoartritis afecta a aproximadamente 26 millones de personas en los Estados Unidos.

A veces, la afección comienza con una lesión o daño en la articulación relacionado con una enfermedad.

En otras ocasiones, se debe al desgaste causado por los años de uso.

En todos los casos, actualmente no hay forma de detener su progresión. En su forma actual, las únicas opciones disponibles son los medicamentos para aliviar el dolor asociado.

A medida que la población envejece progresivamente y aumenta su peso, ambos factores de riesgo de osteoartritis, se está convirtiendo en un problema aún mayor.

Además, debido a que el dolor es el síntoma predominante, la osteoartritis está contribuyendo a la crisis de adicción a los opioides. Encontrar formas innovadoras de intervenir en el avance de esta enfermedad es más urgente que nunca.

El problema de la administración de fármacos

Recientemente, se involucraron investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge. Exploraron formas de utilizar la nanotecnología para mejorar los fármacos experimentales para la osteoartritis.

Publicaron sus hallazgos en la revista. Medicina traslacional a principios de esta semana.

A lo largo de los años, los científicos han enfrentado una amplia gama de productos químicos contra la osteoartritis. Algunos se han mostrado prometedores en modelos animales, pero hasta la fecha, ninguno ha demostrado ser útil en pacientes humanos.

Los autores del nuevo estudio creen que "[m] Cualquiera de estas deficiencias tiene su origen en la administración inadecuada de medicamentos".

Esto se debe principalmente a dos razones. En primer lugar, las articulaciones carecen de riego sanguíneo, lo que significa que los especialistas deben inyectar medicamentos directamente en las propias articulaciones. En segundo lugar, el drenaje linfático tiende a eliminar rápidamente los compuestos inyectados en las articulaciones.

Para superar este obstáculo, los científicos se centraron en diseñar una forma de administrar y mantener los medicamentos en la articulación durante más tiempo y al mismo tiempo sumergirse más profundamente en el cartílago, llevando así la medicación directamente a las células donde se necesita.

El medicamento en el que se centraron fue el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1), un compuesto que se ha mostrado prometedor en algunos ensayos clínicos. Este factor de crecimiento promueve el crecimiento y la supervivencia de los condrocitos, que son las células que forman el cartílago sano.

Esferas diminutas

Los investigadores diseñaron una molécula esférica a nanoescala como portador de IGF-1. La molécula está compuesta por muchas ramas, llamadas dendrímeros, que emanan de un núcleo central.

Cada rama termina con una región cargada positivamente que es atraída por la carga negativa en la superficie de los condrocitos.

Las moléculas también incluyen un brazo de polímero oscilante que cubre y neutraliza intermitentemente las cargas positivas. Los investigadores unieron moléculas de IGF-1 a la superficie de esta esfera e inyectaron el compuesto en las articulaciones de las ratas.

Una vez que estas partículas están en el cuerpo, se unen al cartílago y el drenaje linfático no puede eliminarlas. A partir de ahí, pueden comenzar a difundirse en el tejido.

Sin embargo, las esferas no se unen permanentemente, ya que esto las mantendría bloqueadas a la superficie del cartílago. El brazo de polímero flexible ocasionalmente cubre las cargas, lo que permite que la molécula se mueva y se sumerja más profundamente en el tejido.

"Encontramos un rango de carga óptimo para que el material pueda unir el tejido y desprenderse para una mayor difusión, y no sea tan fuerte que simplemente se atasque en la superficie".

El autor principal del estudio, Brett Geiger, estudiante de posgrado del MIT

A medida que se introduce IGF-1 en los condrocitos, induce la liberación de proteoglicanos o la materia prima del cartílago. IGF-1 también estimula el crecimiento celular y reduce la tasa de muerte celular.

Ampliando la ventana terapéutica

Los investigadores inyectaron esta molécula híbrida en las articulaciones de las ratas. Tenía una vida media de 4 días (el tiempo que tarda el fármaco en reducirse a la mitad de su volumen inicial), que es alrededor de 10 veces más que cuando los científicos inyectan IGF-1 solo. Es importante destacar que su efecto terapéutico se prolongó durante 30 días.

En comparación con las ratas que no recibieron el fármaco, las que sí lo hicieron vieron un daño articular reducido. Además, hubo una reducción significativa de la inflamación.

Por supuesto, el cartílago de las ratas es mucho más delgado que el de los humanos; el de ellos tiene alrededor de 100 micrómetros de espesor, mientras que el de un ser humano está más cerca de 1 milímetro.

En un experimento separado, los científicos demostraron que estas moléculas podían penetrar hasta un espesor que sería relevante para un paciente humano.

Esta es solo la primera fase de la investigación que investiga el uso de estas moléculas para administrar medicamentos en el cartílago. El equipo planea continuar en la misma línea y estudiar otras sustancias químicas, incluidos los medicamentos que bloquean las citocinas inflamatorias y los ácidos nucleicos, incluidos el ADN y el ARN.

El estudio aparece junto a un editorial sobre el uso de la nanotecnología en la investigación de la osteoartritis. El autor, Christopher H. Evans, escribe:

“Estos son datos muy alentadores. […] [L] aquí no hay otro sistema de administración de fármacos que pueda influir en el metabolismo de los condrocitos in situ en todo el espesor del cartílago articular de forma sostenida ".

Aunque el nuevo método está en su infancia, este enfoque podría eventualmente significar que los médicos podrían retrasar significativamente el curso de la osteoartritis con inyecciones quincenales o mensuales.

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