Una técnica científica destruye el 99% de las células cancerígenas en laboratorio

Un equipo de investigadores ha desarrollado un método revolucionario basado en “martillos pilones moleculares” (molecular jackhammers) capaces de destruir de forma mecánica hasta el 99% de las células de melanoma humano en laboratorio. Esta innovadora técnica utiliza vibraciones mecánicas ultrarrápidas a escala molecular para romper las membranas de las células tumorales, marcando un cambio de paradigma sin precedentes en la lucha contra el cáncer.

El método emplea aminocianina, un colorante sintético biocompatible usado tradicionalmente en imágenes médicas. Estas moléculas se adhieren con gran eficacia a la capa grasa externa de las células. Al estimularlas con luz infrarroja cercana, sus átomos oscilan en sincronía, formando un plasmón molecular que actúa como un martillo mecánico que desgarra la membrana celular de forma inmediata.

La base científica de esta técnica se detalla en un artículo publicado en Nature Chemistry en 2023 y titulado ‘Los martillos neumáticos moleculares erradican las células cancerosas mediante acción impulsada por vibraciones’. En este trabajo, los científicos explican que el fenómeno se denomina “acción impulsada por vibraciones” (VDA, por sus siglas en inglés). Al excitar los modos vibrónicos de las aminocianinas asociadas a las membranas, se genera una oscilación concertada que abarca toda la molécula. Esta acción mecánica destruye rápidamente la integridad de la bicapa lipídica mediante necrosis, un proceso letal y sumamente veloz.

Un hito en la medicina

El Dr. James Tour, químico y coautor del estudio, explicó para la Universidad de Rice, el salto cualitativo de esta tecnología respecto a motores moleculares previos: “Son más de un millón de veces más rápidos en su movimiento mecánico que los anteriores motores de tipo Feringa, y pueden activarse con luz infrarroja cercana en lugar de luz visible”. Esta longitud de onda es fundamental para aplicaciones clínicas, ya que, según añade, “la luz infrarroja cercana puede penetrar hasta 10 centímetros en el cuerpo humano, a diferencia de solo medio centímetro de la luz visible... Es un avance enorme”.

Frente a tratamientos fototerapéuticos convencionales, la acción de estos martillos pilones moleculares presenta ventajas decisivas. La VDA es diferente de la terapia fotodinámica (que genera especies reactivas de oxígeno o ROS) y de la terapia fototérmica (que calienta el tejido). “Esta es la primera vez que se utiliza un plasmón molecular de esta manera para excitar la molécula completa y producir una acción mecánica que permita alcanzar un objetivo concreto: en este caso, romper las membranas de las células cancerosas”, sostenían los autores del estudio. Los experimentos demostraron que el efecto mecánico en la membrana no se ve frenado por inhibidores de ROS, ni provoca un aumento de la temperatura en el medio circundante. Esto le permite funcionar en microambientes tumorales con bajo nivel de oxígeno (hipoxia) y sin riesgo de causar daños térmicos en los tejidos sanos.

El conocimiento de esta tecnología logró un avance aún mayor con otra investigación publicada en Advanced Science un año después. Los investigadores hallaron algunas variantes de los “martillos neumáticos” en desarrollo que abrieron la puerta para crear nuevas técnicas de atacar diferentes tipos de cáncer. Entre las variantes desarrolladas, aquellas con sustituciones de dimetilaminoetilo y dimetilescarbamoílo demostraron una eficacia excelente, logrando una mejora de hasta siete veces en su índice fototerapéutico en comparación con la molécula original (Cy7.5 amina) en múltiples líneas celulares que incluyen cáncer de pulmón, próstata y colorrectal.

Los resultados muestran un 60% de superviviencia

En cultivos de laboratorio, dosis bajas de luz y concentraciones mínimas de aminocianinas destruyeron más del 99% de las células de melanoma humano. Además, los estudios in vivo con ratones revelaron que la aplicación intratumoral de Cy7.5 amina junto con luz infrarroja cercana redujo notablemente el tamaño de los tumores, logrando una supervivencia a largo plazo del 60%, con la mitad de los ratones quedando libres de cáncer.

A diferencia de las terapias químicas convencionales, es muy improbable que las células cancerosas desarrollen resistencia a fuerzas mecánicas puras a escala molecular. Con ensayos exitosos en diversas líneas celulares, esta nueva técnica abre una prometedora e inédita ventana terapéutica en la oncología moderna.