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Nuova Nano Arma contro il Cancro
Una nuova classe di nanoparticelle appositamente progettate in grado di colpire, visualizzare e uccidere le cellule tumorali potrebbe essere una potente arma contro il cancro. Il nuovo sistema nanoingegnerizzato, progettato da medico e ricercatore James Baker e i suoi colleghi dell'Università del Michigan, contiene nanoparticelle d'oro con polimeri ramificati chiamati dendrimeri che spuntano dalla superficie della nanoparticella.
Nano arma: Una nanoparticella d'oro avvolta in rami polimerici simili ad alberi potrebbe fungere da strumento multiuso per combattere il cancro. I ricercatori possono attaccare l'acido folico (rosa) e il colorante fluorescente (verde) alla nanoparticella per individuare e visualizzare i tumori. Le cellule tumorali potrebbero essere uccise con farmaci antitumorali, che sono attaccati alla particella, e con laser che riscaldano l'oro.
Le particelle potrebbero essere usate per lanciare un attacco multipolare contro i tumori. I bracci del dendrimero possono trasportare un numero di molecole diverse, comprese molecole che prendono di mira le cellule cancerose, agenti di imaging fluorescenti e farmaci che rallentano o uccidono le cellule. Una volta che un numero sufficiente di nanoparticelle si è raccolto all'interno delle cellule tumorali, i ricercatori potrebbero uccidere i tumori utilizzando laser o luce infrarossa per riscaldare l'oro annidato all'interno dei dendrimeri. Le nanoparticelle potrebbero quindi uccidere i tumori combinando terapia chimica e terapia fisica, afferma un ricercatore dell'Università del Michigan Xiangyang Shi , che è stato coinvolto nel lavoro.
In un articolo pubblicato nel numero di luglio di Piccolo , i ricercatori hanno dimostrato il targeting e l'imaging delle cellule tumorali in un piatto di laboratorio con le nuove nanoparticelle ibride di dendrimero d'oro. Hanno agganciato quattro o cinque molecole di acido folico e di colorante fluorescente a ciascuno dei rami del dendrimero. Quindi hanno elaborato le particelle per rimuovere qualsiasi carica superficiale extra, che può rendere tossici i polimeri altrimenti sicuri.
Le cellule cancerose hanno molti più recettori dell'acido folico sulla loro superficie rispetto alle cellule sane. Le nanoparticelle cariche di acido folico si sono attaccate alle cellule cancerose umane e le cellule le hanno ingerite, insieme all'acido folico. Le particelle, larghe solo tre nanometri, sono passate facilmente attraverso la membrana cellulare.
Usando un microscopio, i ricercatori hanno potuto vedere le particelle che si erano accumulate all'interno delle cellule a causa delle molecole di colorante. L'oro nella particella ha migliorato il contrasto abbastanza da consentire ai ricercatori di vedere che le particelle si sono raccolte all'interno delle cellule in minuscole strutture sferiche chiamate lisosomi. L'obiettivo, afferma Baker, è creare particelle che colpiscano i geni del cancro all'interno delle cellule. Legheresti questo materiale a, diciamo, un oncogene in una cellula e elimineresti l'oncogene senza danneggiare nient'altro, dice.
Ma prima, i ricercatori dovranno dimostrare che il loro materiale funziona all'interno degli animali. Molti altri gruppi di ricerca hanno sviluppato nanoparticelle multifunzionali per individuare le cellule cancerose e fornire molecole e farmaci per l'imaging. Centinaia di materiali diversi sono ora sottoposti a test: nanoparticelle d'oro, nanoparticelle di silice, gusci polimerici e perle di vetro rivestite d'oro, solo per citarne alcuni. Per funzionare negli esseri umani, qualsiasi nanoterapia contro il cancro deve superare tre grandi sfide: le nanoparticelle dovrebbero mirare solo alle cellule cancerose; eventuali nanoparticelle che non si accumulano all'interno delle cellule dovrebbero essere eliminate dal corpo; e le particelle non dovrebbero innescare la risposta immunitaria del corpo.
Il primo obiettivo, quello contro i tumori, non è stato facile. La specificità nella somministrazione dei farmaci è stata storicamente un obiettivo molto sfuggente, afferma Mauro Ferrari, presidente del dipartimento di ingegneria biomedica presso l'Health Science Center dell'Università del Texas, a Houston. Poiché le nuove particelle hanno dendrimeri su cui i ricercatori possono attaccare diverse molecole mirate, la tecnica potrebbe funzionare. Ma il vero test sarà farlo all'interno del corpo. Il targeting delle cellule tumorali può essere effettuato in un milione di modi diversi in laboratorio, afferma Ferrari. Ma tradurre la tecnica in animali e umani si è rivelato molto difficile.
Baker crede che i dendrimeri polimerici dovrebbero fare il trucco. In uno studio del 2005, il suo team di ricerca ha dimostrato che le molecole di dendrimero, senza oro all'interno, caricate con acido folico e un farmaco antitumorale miravano specificamente ai tumori umani nei topi e rallentavano o uccidevano i tumori in modo più efficiente rispetto al solo farmaco. I ricercatori stanno ora testando le nuove particelle ibride oro-dendrimero nei topi e si aspettano che le particelle siano efficaci quanto i semplici dendrimeri.
La piccola dimensione delle nuove particelle dovrebbe garantire che vengano eliminate dal corpo. Le particelle sono più piccole della maggior parte degli altri sistemi di nanoparticelle progettati per la terapia del cancro, secondo Baker, quindi non dovrebbero accumularsi in organi vitali come reni, fegato o polmoni. Ma le loro piccole dimensioni potrebbero sollevare altri problemi di sicurezza. All'interno di animali o umani, le nanoparticelle potrebbero entrare in altre cellule, afferma Raoul Kopelman , un professore del Center for Biological Nanotechnology dell'Università del Michigan, che non è stato coinvolto nel nuovo lavoro. Se hai a che fare con animali o umani, ci sono molti tipi di cellule, dice Kopelman. Entreranno in altre cellule come le cellule immunitarie? Ha bisogno di essere testato.
Il problema più importante da risolvere, afferma Ferrari, è come realizzare nanoparticelle che possano evitare furtivamente i meccanismi di difesa naturali del corpo e arrivare ai tumori. Il corpo ha così tante trappole esplosive che impediscono a droghe, nanoparticelle e tutto ciò che è estraneo di entrare in qualsiasi cosa di significato nel corpo, dice. Se riesci a costruire sulla piattaforma dendrimera la capacità di superare le barriere biologiche con grande efficienza, allora abbiamo una grande svolta.