L'uso di nanoparticelle, piccole, elementi di dimensioni virali sviluppati in condizioni di laboratorio, è sempre più diffuso nel mondo della biomedicina. Questa tecnologia in rapida evoluzione offre speranza per molte applicazioni mediche, sia per diagnosi che per terapie. In oncologia, Per esempio, il crescente corpo di ricerca suggerisce che, grazie alle nanoparticelle, il trattamento diventerà presto più preciso, più efficace e meno doloroso per i pazienti. Però, il modo in cui le nanoparticelle interagiscono con il sistema immunitario è rimasto poco chiaro e imprevedibile fino a poco tempo fa, limitando il loro potenziale uso medico. Oggi, ricercatori delle Università di Ginevra (UNIGE) e Friburgo (UNIFR), Svizzera, sono vicini alla soluzione del problema:hanno ideato un metodo di screening rapido per selezionare le nanoparticelle più promettenti, accelerando così lo sviluppo di trattamenti futuri. In meno di una settimana, sono in grado di determinare se le nanoparticelle sono compatibili o meno con il corpo umano, un'analisi che in precedenza richiedeva diversi mesi di lavoro. Questa scoperta, che è descritto nel giornale Nanoscala , potrebbe portare al rapido, sviluppo sicuro e meno costoso delle nanotecnologie applicate alla medicina.

Le nanoparticelle misurano tra uno e 100 nanometri, circa le dimensioni di un virus. La loro stessa minuzia significa che hanno il potenziale per essere utilizzati in una vasta gamma di applicazioni mediche:servire come marcatori per la diagnosi, Per esempio, o consegnare molecole terapeutiche nel punto esatto del corpo in cui il farmaco dovrebbe agire. Però, prima di essere applicato al campo medico, le nanoparticelle devono dimostrare (i) che sono sicure per il corpo umano e (ii) che sono in grado di aggirare il sistema immunitario in modo da poter avere un effetto. "I ricercatori possono impiegare anni a sviluppare una nanoparticella, senza sapere quale impatto avrà su un organismo vivente, " spiega Carole Bourquin, professore nelle facoltà di medicina e scienze dell'UNIGE e capo progetto. "Quindi c'era una reale necessità di progettare un metodo di screening efficace che potesse essere implementato all'inizio del processo di sviluppo. Infatti, se le nanoparticelle non sono compatibili, diversi anni di ricerca sono stati semplicemente buttati via."

I macrofagi orchestrano la risposta immunitaria

Quando un elemento estraneo, qualsiasi elemento estraneo, entra nel corpo, il sistema immunitario è attivato. I macrofagi si trovano sempre in prima linea, grandi cellule che "ingeriscono" gli invasori e innescano la risposta immunitaria. Le nanoparticelle non fanno eccezione a questa regola. Il modo in cui i macrofagi reagiscono alla nanoparticella in esame prevede quindi la biocompatibilità del prodotto. "Quando inizi a sviluppare una nuova particella, è molto difficile assicurarsi che la ricetta sia esattamente la stessa ogni volta, " precisa Inès Mottas, il primo autore. "Se testiamo lotti diversi, i risultati possono differire. Da qui la nostra idea di trovare un modo per testare i tre parametri contemporaneamente - e sullo stesso campione - per stabilire la biocompatibilità del prodotto:la sua tossicità, la sua capacità di attivare il sistema immunitario, e la capacità dei macrofagi di ingerirli."

La nanoparticella medica ideale non dovrebbe quindi essere tossica (non dovrebbe uccidere le cellule); non deve essere completamente ingerito dai macrofagi (in modo che mantenga il suo potere di agire); e dovrebbe limitare l'attivazione del sistema immunitario (per evitare effetti collaterali negativi).

Valutare i tre elementi chiave contemporaneamente

Fino ad ora, valutare la biocompatibilità dei nanomateriali è stato un compito laborioso che ha richiesto diversi mesi e ha posto problemi di riproducibilità, poiché non tutti i test sono stati eseguiti sullo stesso lotto di particelle. La professoressa Bourquin e il suo team hanno utilizzato la citometria a flusso per raggiungere una diagnosi sui tre elementi essenziali in modo sicuro e standardizzato, e a tempo di record. "I macrofagi vengono messi a contatto con le nanoparticelle per 24 ore, e vengono poi passati davanti ai raggi laser. La fluorescenza emessa dai macrofagi permette di contarli e caratterizzarne i livelli di attivazione. Poiché le particelle stesse sono fluorescenti, possiamo anche misurare la quantità ingerita dai macrofagi. Il nostro processo significa che possiamo testare i tre elementi contemporaneamente, e abbiamo solo bisogno di una piccolissima quantità di particelle, " continua Mottas. "Possiamo ottenere una diagnosi completa della nanoparticella che ci è stata presentata in due o tre giorni".

Il metodo ideato a Ginevra e Friburgo fa parte del lavoro svolto all'interno dei Centri nazionali di competenza nella ricerca (NCCR) "Materiali bio-ispirati", ed è già un grande successo con gli scienziati che si sforzano di sviluppare nuove particelle. Concentra il loro lavoro consentendo loro di selezionare rapidamente le particelle più promettenti. Oltre ad avere un impatto finanziario sul costo della ricerca, questo nuovo approccio limita anche l'uso della sperimentazione animale. Per di più, sta aprendo le porte al trattamento sempre più personalizzato di alcune patologie. Per esempio, testando le nanoparticelle su cellule tumorali isolate da un particolare paziente, dovrebbe essere teoricamente possibile identificare il trattamento più efficace. Solo il tempo dirà se questa ipotesi è concretamente confermata.