Uno de los desafíos en la lucha contra el cáncer de páncreas es encontrar maneras de penetrar 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 fluorescente a las células de cáncer de páncreas sin afectar a las células normales.
por Lois Yoksoulian, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
El estudio, dirigido por el profesor de ciencias mecánicas e ingeniería de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Bumsoo Han, y el profesor Jong Hyun Choi de la Universidad de Purdue, descubrió que estructuras de origami de ADN especialmente diseñadas que llevan paquetes de tintes de imágenes pueden apuntar específicamente a las células cancerosas mutantes KRAS humanas, que están presentes en el 95% de los casos de cáncer de páncreas.
«Esta investigación destaca no solo el potencial de una imagenología oncológica más precisa, sino también la administración selectiva de quimioterapia, un avance significativo con respecto a los tratamientos actuales para el adenocarcinoma ductal de páncreas», afirmó Han, quien también está afiliado al Centro Oncológico de Illinois. «El proceso actual de extirpación de tejido canceroso mediante resección quirúrgica puede mejorarse considerablemente mediante una imagenología más precisa de los márgenes tumorales».
Los resultados del estudio se publican 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 estructuras a escala nanométrica que sostienen las moléculas (en este caso, tintes de imágenes fluorescentes) en su lugar y para crear 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 (llamados modelos microfluídicos de tumor-estroma) para reducir la dependencia del tejido animal y acelerar la traducción al uso clínico en humanos.
Para evaluar la absorción de las estructuras de origami en tejidos cancerosos, los investigadores añadieron las estructuras de ADN con colorante a los modelos tumorales y rastrearon su movimiento mediante imágenes de fluorescencia. Posteriormente, administraron las estructuras que liberan el colorante a ratones con tejido tumoral pancreático humano para explorar la distribución de los paquetes de origami de ADN en condiciones fisiológicamente más relevantes.
El equipo experimentó con moléculas de origami de ADN de diferentes tamaños, tanto tubulares como de teja. Descubrieron que las estructuras tubulares de aproximadamente 70 nanómetros de longitud y 30 nanómetros de diámetro, así como las de aproximadamente 6 nanómetros de longitud y 30 nanómetros de diámetro, experimentaron la mayor absorción por el tejido pancreático canceroso, mientras que no fueron absorbidas por el tejido no canceroso circundante. Las moléculas tubulares más grandes y las de teja de todos los tamaños no tuvieron el mismo rendimiento.
«Nos sorprendió ver cuán drásticamente la variación en el tamaño y la forma de los paquetes de origami de ADN influyó en la absorción por parte de las células cancerosas en comparación con las sanas», dijo Han. «Pensé que sería mejor que fueran más pequeños, para que hubiera mayor acumulación, pero parece que hay un punto óptimo no solo para el tamaño, sino también para 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 células cancerosas sin afectar a las células normales , afirmó Han. «Hacerlo con modelos tumorales diseñados para reducir el uso de animales y acelerar la traducción en el descubrimiento de fármacos es otra dirección de la que estamos muy orgullosos».
Más información: Hye‐ran Moon et al., Nanocomplejo de ADN origami-cianina para la obtención de imágenes precisas de células de cáncer de páncreas con mutación KRAS, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202410278
Leyenda foto principal: El profesor de Illinois Bumsoo Han (izquierda) y la investigadora postdoctoral Sae Rome Choi son autores de un nuevo estudio que explora el uso del origami de ADN para obtener mejores imágenes del tejido pancreático denso con el fin de detectar y tratar el cáncer. Crédito: Fred Zwicky
