El cobre es esencial para la vida como oligoelemento, aunque tóxico en altas concentraciones. Muchos tumores requieren significativamente más cobre para crecer que las células sanas, un nuevo punto de ataque potencial para el tratamiento del cáncer. en el diario Química aplicadaUn equipo de investigación del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros ha desarrollado un método novedoso mediante el cual se elimina eficazmente el cobre de las células tumorales, matándolas.
El cobre es un cofactor esencial para una variedad de enzimas que desempeñan un papel en el crecimiento y desarrollo celular. Por ejemplo, los iones de cobre participan en las defensas antioxidantes. Las células regulan muy estrictamente la concentración y disponibilidad de iones de cobre. Por un lado, es necesario disponer de suficientes iones de cobre; Por otra parte, la concentración de iones de cobre libres en el citoplasma debe mantenerse muy baja para evitar efectos secundarios indeseables. Los iones de cobre extracelulares con doble carga se reducen a cobre con carga simple, se transportan a las células, se almacenan en piscinas y se transfieren a las biomoléculas requeridas según sea necesario. Para mantener el equilibrio del cobre celular (homeostasis), las células han desarrollado mecanismos de tráfico inteligentes que utilizan una variedad de transportadores, ligandos, chaperonas (proteínas que ayudan a otras proteínas complejas a plegarse correctamente) y cochaperonas.
Debido a que las células cancerosas crecen y se multiplican más rápidamente, tienen una necesidad significativamente mayor de iones de cobre. Limitar su acceso a los iones de cobre podría ser un nuevo enfoque terapéutico. El problema es que hasta ahora no ha sido posible desarrollar fármacos que unan los iones de cobre con afinidad suficiente para “eliminarlos” de las biomoléculas que se unen al cobre.
En colaboración con la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford (Stanford/CA, EE. UU.) y la Universidad Goethe de Frankfurt/Main (Alemania), Tanja Weil, directora del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros (Mainz) y su equipo han desarrollado con éxito un sistema de este tipo. en el corazón de su sistema, el acompañante Atx1 tiene un dominio de unión a cobre. El equipo adjuntó un ingrediente a este péptido que promueve su absorción por las células tumorales. Un componente adicional garantiza que las moléculas peptídicas individuales se unan en nanofibras una vez dentro de las células tumorales. De esta forma, las superficies de las fibras contienen muchos puntos de unión de cobre en la orientación espacial correcta para poder percibir los iones de cobre desde tres lados, incluidos los grupos tiol (complejos quelatos). La afinidad de estas nanofibras por el cobre es tan alta que también se unen a iones de cobre en presencia de biomoléculas que se unen a cobre. Agota las reservas de cobre celular e inactiva las biomoléculas que requieren cobre. Como resultado, se altera el equilibrio redox de las células tumorales, lo que provoca un aumento del estrés oxidativo, que mata las células tumorales. En experimentos realizados en cultivos celulares en condiciones específicas, más del 85% de los cultivos celulares de cáncer de mama murieron después de 72 horas, mientras que no se observó citotoxicidad en un cultivo celular sano.
El equipo de investigación espera que en algunos años en el futuro, estos experimentos básicos probablemente conduzcan al desarrollo de enfoques útiles para el tratamiento del cáncer.