• UABDivulga
26/06/2015

Disseny de nanopartícules proteiques dirigides al tractament del càncer de mama

nanopartícules càncer mama
La Nanomedicina té com un dels principals objectius la cerca de nanopartícules per la teràpia dirigida que siguin eficients i presentin baixa toxicitat. El grup de Nanobiotecnologia (IBB) de la UAB ha dissenyat un conjunt de cinc nanopartícules proteiques dirigides de forma específica a cèl·lules de càncer de mama. L’absència de toxicitat les converteix en potencials vehicles biocompatibles i versàtils pel transport dirigit d’agents terapèutics com ara proteïnes, fàrmacs o àcids nucleics per a la teràpia gènica.
Internalització de la proteïna FNI / II / V-GFP-H6 en les cèl·lules d'origen humà MDA-MB-231, de càncer de mama metastàtic.

Les cèl·lules mare de càncer de mama són resistents a la quimioteràpia i responsables de metàstasi i reaparicions del tumor. En aquestes cèl·lules es troba sobreexpressada (és a dir, n’hi ha una quantitat anormalment elevada) una proteïna, la CD44, un receptor d’adhesió transmembranal que participa en la interacció cèl·lula-cèl·lula i cèl·lula-matriu extracel·lular i presenta l’àcid hialurònic (HA) com a lligand natural. Generalment s’ha associat la inducció tumorigènica i la metàstasi a la presència del receptor CD44. En aquest context, s’han utilitzat diversos materials, entre ells polímers, nanotubs de carbó o nanopartícules inorgàniques i lipídiques, conjugats o recoberts d’HA per dirigir-los específicament a aquest tipus cel·lular. Malauradament, bona part d’aquestes estratègies no presenten bons resultats preliminars, doncs, a part de la toxicitat associada a aquestes nanopartícules, la proteïna CD44 no s’uneix de manera constitutiva, és a dir, constant, a HA.
 
A l’estudi publicat pel grup de Nanobiotecnologia de la UAB s’han dissenyat vehicles proteics basats en proteïnes multifuncionals creades a partir de la unió seqüencial de dominis amb diferents funcions biològiques que, gràcies als seus dominis terminals catiònics, tenen l’habilitat d’organitzar-se en oligòmers estructurats. S’han dissenyat i produït de forma recombinant utilitzant el sistema procariota d’Escherichia coli cinc proteïnes que presenten la següent seqüència de N- a C-terminal: un lligand peptídic de CD44; la proteïna GFP (Green Fluorescent Protein) que ens ofereix estabilitat al constructe com també el seguiment directe per florescència de les nanopartícules; i un tag de sis histidines (un dels aminoàcids que formen les proteïnes dels éssers vius) que alhora facilita la seva purificació.
 
La caracterització físico-química i estructural d’aquestes proteïnes mitjançant tècniques d’imatge amb el microscopi de força atòmica (AFM) o tècniques d’espectroscòpia com Dynamic light scattering (DLS) han permès observar que les proteïnes que presenten com a lligand de CD44 un pèptid de laminina i un pèptid de fibronectina, anomenades A5G27-GFP-H6 i FNI/II/V-GFP-H6 respectivament, s’organitzen formant nanopartícules pentamèriques d’aproximadament 13 nm de diàmetre. Una mida de nanopartícula per sobre de 7 nm sol ser adient per evadir el seu filtratge renal, mantenir-se circulant en plasma i presentar una bona biodistribució.
 
Des del punt de vista biofuncional, s’ha observat a través de tècniques de citometria i microscòpia confocal que aquests dos vehicles proteics són capaços d’internalitzar mitjançant endocitosi cèl·lules de càncer de mama que sobreexpressen el receptor CD44, escapar dels lisosomes i mantenir-se estables en el citoplasma. A més, s’ha demostrat l’especificitat d’entrada d’aquestes nanopartícules comparant la seva internalització en cèl·lules deficients en CD44 i a través d’assaigs de competició amb anticossos contra aquest receptor.
 
A part de la caracterització estructural i funcional, mitjançant assaigs de viabilitat cel·lular s’ha descartat cap tipus de toxicitat cel·lular associada a aquestes nanopartícules proteiques. L’absència de toxicitat, la producció a gran escala i la versatilitat en el disseny racional d’aquestes proteïnes multifuncionals mitjançant bioenginyeria i producció recombinant, fa d’aquestes nanopartícules una prometedora plataforma com a vehicles pel transport dirigit d’agents terapèutics com proteïnes, fàrmacs o  àcids nucleics terapèutics per la teràpia gènica.
 
Aquest estudi s'ha realitzat en col·laboració amb el grup dels doctors Jaume Veciana i Simó Schwartz, de l'ICMAB i l'Institut de Recerca Vall d'Hebron respectivament.


Esther Vázquez
Antonio Villaverde 
Departament de Genètica i Microbiologia
Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí"
CIBER en Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina

Referències

 
View low-bandwidth version