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Chemio a colpo singolo
Un singolo trattamento di nanoparticelle contenenti farmaci distrugge efficacemente i tumori del cancro alla prostata nei topi, secondo gli esperimenti dei ricercatori del MIT e della Harvard Medical School. Questo approccio potrebbe portare a trattamenti potenti senza gli effetti collaterali associati alla terapia del cancro, affermano gli scienziati.
Abbiamo fatto una singola iniezione delle particelle, e poi abbiamo seguito il tumore per i successivi 109 giorni, e abbiamo mostrato che avevamo praticamente una completa eliminazione del tumore, dice Omid Farokhzad, assistente professore di anestesia alla Harvard Medical School, che, insieme a Robert Langer, professore di ingegneria chimica al MIT, ha guidato la ricerca. Poiché gli ingredienti utilizzati per realizzare il sistema farmacologico delle nanoparticelle sono già stati approvati dalla FDA per altri scopi, i ricercatori sperano di ottenere una rapida approvazione per testare la nuova tecnologia sugli esseri umani. I risultati sono stati pubblicati questa settimana negli Atti della National Academy of Sciences.
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Poiché molti pazienti ricevono regolarmente screening per il cancro alla prostata, i medici scoprono e curano sempre più la malattia in una fase precoce, quando è ancora confinata a singoli tumori. In questa fase, una singola iniezione di materiali radioattivi direttamente nel tumore può essere un trattamento efficace, uccidendo il tumore per diversi mesi. Ma questo trattamento ha effetti collaterali, come la disfunzione erettile, in circa il 40% dei pazienti, afferma Farokhzad. La chirurgia, un'altra opzione, presenta rischi di complicanze. Per il cancro in stadio avanzato, la chemioterapia è un'opzione, ma ha anche effetti collaterali e richiede molte dosi.
I ricercatori ritengono che le nanoparticelle dovrebbero fornire il vantaggio della terapia one-shot delle radiazioni, ma senza gli effetti collaterali, in parte perché le particelle forniscono farmaci specificamente all'interno delle cellule tumorali, evitando danni ai tessuti sani.
Per realizzare le nanoparticelle, i ricercatori mescolano un farmaco per il cancro alla prostata (docetaxel) e polimeri già approvati dalla FDA (uno di questi è utilizzato per le suture). Il polimero ha formato sfere con i farmaci intrappolati all'interno. I ricercatori quindi attaccano chimicamente pezzi di RNA, chiamati aptameri, alla superficie delle sfere. L'RNA si piega in forme che si inseriscono in strutture complementari sulla superficie delle cellule del cancro alla prostata.
Negli esperimenti sui topi, i ricercatori hanno permesso ai tumori di crescere fino a una certa dimensione prima di iniettare le nanoparticelle mirate, o una delle varie sostanze di controllo, direttamente nel tumore. Nei controlli che utilizzavano soluzione salina, nanoparticelle polimeriche senza il farmaco o solo il farmaco, quasi tutti i topi sono morti durante l'esperimento. Al contrario, tutti i topi a cui sono state iniettate le nanoparticelle mirate sono sopravvissuti e nella maggior parte dei casi (cinque su sette) i tumori sono scomparsi.
Una chiave per l'efficacia delle nanoparticelle è la capacità dei loro filamenti di RNA di legarsi alla membrana di una cellula cancerosa. La cellula quindi tira le particelle all'interno. Avere le particelle all'interno della cellula ha due vantaggi: porta il farmaco dove deve essere per uccidere le cellule e diminuisce la concentrazione del farmaco al di fuori delle cellule cancerose, diminuendo così la tossicità per i tessuti sani. Anche il fatto che il polimero rilasci gradualmente il farmaco aiuta: il farmaco viene rilasciato nel corso delle ore o dei giorni necessari affinché le particelle vengano trascinate nelle cellule, dove continua a essere rilasciato, uccidendo le cellule.
Al contrario, quando il farmaco viene iniettato nel tumore senza essere incapsulato all'interno delle particelle, ha scarso effetto e il tumore continua a crescere. Apparentemente, il farmaco si diffonde dall'area del tumore prima di poter uccidere tutte le cellule cancerose.
I primi studi sulla tossicità delle nanoparticelle potrebbero iniziare tra due anni, se ulteriori studi sugli animali andranno bene, afferma Farokhzad.
La tecnologia di somministrazione dei farmaci fa parte di uno sforzo più ampio dei ricercatori per utilizzare la nanotecnologia per rivoluzionare il trattamento del cancro. Joseph DeSimone, professore di chimica e ingegneria chimica presso l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill e la North Carolina State University, ad esempio, ha recentemente avviato sperimentazioni sui topi utilizzando le proprie nanoparticelle a base di polimeri per la somministrazione di farmaci. Medico dell'Università del Michigan di James Baker anche le nanoparticelle basate su strutture altamente ramificate chiamate dendrimeri hanno mostrato successo contro il cancro nei roditori.
I ricercatori del MIT-Harvard stanno anche lavorando per prendere di mira il cancro al pancreas e infine il cancro al seno e le malattie cardiovascolari. Henry Brem, neurochirurgo e direttore del dipartimento di neurochirurgia della Johns Hopkins University School of Medicine, vorrebbe adattare le nanoparticelle per il cancro al cervello, in particolare per il trattamento di tumori difficili da raggiungere con la chirurgia. Non influenzerà il cervello, interesserà solo le cellule tumorali. Iniettarlo semplicemente nei tumori e sradicarli, sarebbe un enorme passo avanti per l'oncologia neurale. Se potessimo prenderlo, lo faremmo domani, in laboratorio, dice.
Alla fine, i ricercatori del MIT-Harvard sperano di progettare nanoparticelle che possono essere iniettate nel flusso sanguigno, da cui potrebbero cercare cellule cancerose in qualsiasi parte del corpo, rendendo possibile il trattamento del cancro metastatizzato in fase avanzata. Anche se questo rappresenta una piccola percentuale di pazienti che hanno effettivamente la malattia, questi sono quelli che non hanno opzioni terapeutiche a loro disposizione, dice Farokhzad. Quindi l'idea di avere nanoparticelle che possono circolare attraverso il corpo, trovare cellule cancerose e ucciderle, è molto, molto attraente.
A tal fine, stanno generando librerie di nanoparticelle di varie dimensioni con diverse proprietà chimiche e attacchi molecolari, che testeranno in vitro e in vivo per identificare quelle più efficaci nel trovare e distruggere le cellule cancerose senza depositarsi negli organi sani.