Un equipo de investigadores ha encontrado una manera de inyectar sin aguja una dosis precisa de un agente terapéutico génico directamente en una célula viva. La técnica utiliza electricidad para disparar en una fracción de segundo «bits» de biomoléculas terapéuticas a través de un pequeño canal hasta la célula. El doctor L. James Lee y sus colaboradores de la Universidad Estatal de Ohio han descrito la técnica en la revista «Nature Nanotechnology», donde informan de que han insertado correctamente una dosis específica de un gen contra el cáncer en células de la leucemia, con el objetivo de matarlas.
Los científicos han denominado el método «electroporación nanocanal» o NEP. «La NEP nos permite investigar cómo las drogas y biomoléculas afectan a la biología celular y a las vías genéticas a un nivel nunca igualado por otras técnicas existentes», afirma Lee, profesor de Ingeniería Química y Biomolecular en la Universidad Estatal de Ohio. Desde hace tiempo, hay formas de insertar biomaterial en grandes cantidades de células para terapia génica. Las agujas finas pueden inyectar cantidades específicas de material en células de gran tamaño, pero la mayoría de las células humanas son muy pequeñas. NEP soluciona el problema con la suspensión de una célula dentro de un dispositivo electrónico, con un depósito de agente terapéutico cercano.
Los pulsos eléctricos empujan al agente del depósito a un canal nanométrico, a través de la pared celular, hasta la célula. Lee desarrolló la técnica para desenrollar cadenas de ADN y formarlas en patrones precisos para que funcionen como conductores, lo que podría tener aplicaciones en la electrónica basada en la biología y en los dispositivos médicos. Sin embargo, para este estudio, las hebras de ADN recubiertas de oro, tras estirarse para unir dos depósitos, abrían un nanocanal entre los depósitos del dispositivo polimérico. Los electrodos de los canales convierten el dispositivo en un circuito pequeño y los pulsos eléctricos de unos pocos cientos de voltios viajan desde el depósito, con el agente terapéutico, a través del nanocanal, hasta un segundo depósito en la célula. Esto crea un fuerte campo eléctrico a la salida del nanocanal, que interactúa con la carga eléctrica natural de las células para forzar la apertura de un agujero en la membrana celular lo suficientemente grande como para permitir la entrada del agente terapéutico, pero lo suficientemente pequeño como para evitar la muerte de la célula.
Los científicos fueron capaces durante las pruebas de insertar agentes dentro de las células en tan solo milésimas de segundo. En primer lugar, etiquetaron fragmentos de ADN sintético, con moléculas fluorescentes, y utilizaron NEP para insertarlos en células inmunológicas humanas. Después de un solo pulso de cinco milisegundos, comenzaron a ver puntos de fluorescencia repartidos dentro de las células. Para probar si la NEP podía aportar agentes terapéuticos activos, se insertaron trozos de ARN terapéutico en células de leucemia. Los científicos observaron entonces que pulsos de cinco milisegundos aportaron suficiente ARN como para matar a algunas de las células, mientras que pulsos más largos, en torno a 10 milisegundos, mataron a casi todas estas células.
Por el momento, el proceso es más adecuado para la investigación de laboratorio, opina Lee, debido a que solo funciona en una célula, o en unas pocas, a la vez. Pero el científico y su equipo trabajan en formas de llegar a más células de manera simultánea. Actualmente desarrollan un sistema mecánico de células para poder inyectar hasta 100.000 células a la vez, lo que potencialmente podría ayudar al diagnóstico clínico y a posibles tratamientos.
