Un equipo de ingenieros de la Universidad de California (UC) ha diseñado biorrobots microscópicos capaces de nadar a través de los fluidos corporales. Estos dispositivos tienen un propósito tan singular como su diseño: administrar medicamentos oncológicos directamente en tumores metastásicos de forma controlada.
Los resultados del tratamiento con estos biorrobots híbridos contra el tejido canceroso han sido positivos y alentadores, según se detalla en un artículo reciente de la revista Science Advance. El más reciente experimento realizado en ratones demostró que es posible inhibir el crecimiento tumoral y su diseminación a otros pulmones.
El tratamiento experimental se administró mediante un tubo insertado en la tráquea de los roedores. Los animales estaban diagnosticados con melanoma y metástasis pulmonar. Después de recibir a los microrrobots, los ratones mostraron una supervivencia media de 37 días. Aquellos que no recibieron tratamiento, vivieron solo 27 días en promedio. Los investigadores sostienen que su método de administración del tratamiento permite disminuir la dosis necesaria del fármaco, mientras que reducen significativamente los efectos secundarios asociados.
En teoría, es posible producir medicamentos inyectables de inmunoterapia, pero la gravedad de la Tierra impide que cristalicen correctamente. Una startup considera que la solución quizá esté justo arriba de nosotros.
Así funcionan los microrrobots contra el cáncer
Los microrrobots son el resultado de la convergencia de disciplinas como la biología y la nanotecnología. El equipo de la Universidad de California (UC) combinó células del alga Chlamydomonas reinhardtii con nanopartículas cargadas de doxorrubicina, un fármaco clave en la lucha contra el cáncer. La estructura celular proporciona flagelos que permiten la movilidad del robot mientras que las nanopartículas adheridas liberan su carga al contactar con las células cancerosas. Estos microrrobots, entonces, no son dispositivos de silicio con microchips, sino células orgánicas modificadas y programadas para cumplir funciones específicas.
Introducir agentes terapéuticos externos en un organismo es un desafío considerable. Tras diseñar un microrrobot, los investigadores deben burlar el sistema inmunológico del paciente para evitar que la carga útil se pierda antes de alcanzar su objetivo. En esta investigación de la UC, los investigadores recubrieron las nanopartículas con membranas de glóbulos rojos, células especializadas en el transporte de oxígeno.
Esta cobertura de membrana de eritrocitos permite que los microrrobots sean confundidos por el cuerpo con células sanguíneas propias. Este camuflaje biológico brinda el tiempo necesario para que los agentes anticancerígenos actúen. Además, con el recubrimiento se previene la aparición de reacciones inmunitarias significativas, como fiebre, urticaria o anafilaxia.
La importancia de mirar los pulmones
El concepto de biorrobots híbridos no es nuevo para el equipo de la Universidad de California. En septiembre de 2022, aplicaron la idea de células de alga cargadas con medicamentos para combatir bacterias que provocan neumonía. En esa ocasión, los microrrobots administraron antibióticos que erradicaron la infección respiratoria en los animales de prueba con una efectividad del 100%.
Los pulmones presentan complejidades en su tratamiento que pocas veces son consideradas. La Universidad de California señala que solo una pequeña fracción de los antibióticos administrados por vía intravenosa alcanza el tejido pulmonar. Según los autores del experimento, los tratamientos contra la neumonía y el cáncer pulmonar son ineficaces debido a la metodología del suministro y no, como se piensa, a la debilidad del fármaco o la resistencia de los microorganismos asociadas a los padecimientos. El experimento de 2022 logró curar la neumonía en ratones utilizando 3,000 veces menos cantidad de antibiótico.
Los pulmones juegan un papel crucial en el proceso de metástasis. De acuerdo con la investigación de la UC, entre el 20 y el 54% de los pacientes con tumores malignos experimentan afectaciones en su sistema respiratorio tras el diagnóstico inicial de cáncer. Sin embargo, hasta la fecha, no hay un tratamiento específico para la metástasis pulmonar. Los microrrobots representan una nueva y prometedora estrategia para focalizar tratamientos como la doxorrubicina directamente en los tejidos afectados.