Un team di ricercatori di due dei Centers of Cancer Nanotechnology Excellence del National Cancer Institute si è unito per sviluppare un "cocktail" di diverse particelle di dimensioni nanometriche che lavorano di concerto all'interno del flusso sanguigno per individuare, aderire e uccidere i tumori cancerosi.
Questo lavoro, guidata da Michael Sailor, dottorato di ricerca, del Centro di Nanotecnologie per il Trattamento, Comprensione, e Monitoraggio del Cancro (NANO-TUMOR) presso l'Università della California, San Diego, e Sangeeta Bhatia, M.D., dottorato di ricerca, del MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence.
"Questo studio rappresenta il primo esempio dei vantaggi dell'impiego di un nanosistema cooperativo per combattere il cancro, " ha detto il dottor Sailor del lavoro che è stato pubblicato nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
Nel loro studio, i ricercatori hanno sviluppato un sistema contenente due diversi nanomateriali che possono essere iniettati nel flusso sanguigno. Un nanomateriale è stato progettato per trovare e aderire ai tumori nei topi e quindi sensibilizzare le cellule tumorali per la seconda nanoparticella, che uccide i tumori. Questi scienziati e altri avevano precedentemente progettato dispositivi di dimensioni nanometriche per attaccarsi alle cellule malate o fornire farmaci specificamente alle cellule malate ignorando le cellule sane, ma le funzioni di quei dispositivi, i ricercatori hanno scoperto, spesso in conflitto tra loro.
"Per esempio, una nanoparticella progettata per circolare attraverso il corpo di un malato di cancro per un lungo periodo di tempo ha maggiori probabilità di incontrare un tumore, " ha detto il dottor Bhatia. "Tuttavia, quella nanoparticella potrebbe non essere in grado di aderire alle cellule tumorali una volta trovate. Allo stesso modo, una particella che è progettata per aderire strettamente ai tumori potrebbe non essere in grado di circolare nel corpo abbastanza a lungo da incontrarne uno in primo luogo".
Quando un singolo farmaco non funziona in un paziente, un medico somministrerà comunemente un cocktail contenente diverse molecole di farmaco. Questa strategia può essere molto efficace nel trattamento del cancro, dove la logica è quella di attaccare la malattia su più fronti possibili. I farmaci possono talvolta lavorare insieme su un singolo aspetto della malattia, oppure possono attaccare funzioni separate. In ogni caso, le combinazioni di farmaci possono fornire un effetto maggiore rispetto a entrambi i farmaci da soli, e questa è la stessa scoperta che i ricercatori hanno fatto con il loro cocktail di nanoparticelle.
Parco Ji-Ho, uno studente laureato nel laboratorio del Dr. Sailor's UC San Diego, e Geoffrey von Maltzahn, uno studente laureato nel laboratorio del MIT del Dr. Bhatia, ha guidato lo sforzo per sviluppare due distinti nanomateriali che avrebbero lavorato di concerto per superare quell'ostacolo e altri. La prima particella è un "attivatore" di nanobarre d'oro che si accumula nei tumori filtrando attraverso i loro vasi sanguigni che perdono. Le particelle d'oro coprono l'intero tumore e si comportano come un'antenna e assorbono l'irradiazione laser infrarossa altrimenti benigna, che poi riscalda il tumore. I ricercatori hanno scoperto che quando la temperatura di un tumore aumentava, ha espresso una proteina, noto come p32, sulle superfici delle cellule tumorali. I ricercatori hanno approfittato di questa scoperta includendo un agente mirato che si lega strettamente a p32 al di fuori di un secondo, nanoparticelle "responder". Gran parte del lavoro per lo sviluppo dell'agente di targeting p32 è stato svolto nel laboratorio di Erkki Ruoslahti, M.D., dottorato di ricerca, del Burnham Institute for Medical Research presso l'UC Santa Barbara e membro del centro NANO-TUMOR.
Le nanoparticelle di risposta consistevano di nanoworm di ossido di ferro o liposomi caricati di doxorubicina. Mentre un tipo di nanoparticella responder migliora il rilevamento del tumore, Il dottor Sailor ha spiegato, l'altro è progettato per uccidere il tumore. I nanoworms di ossido di ferro si presentano brillantemente in una risonanza magnetica medica, o risonanza magnetica, sistema. Il secondo tipo è un vuoto, nanoparticelle a base di lipidi caricate con il farmaco antitumorale doxorubicina. Con il soccorritore carico di droga, gli scienziati hanno dimostrato nei loro esperimenti che un tumore che cresce in un topo può essere arrestato e poi ridotto. "I nanoworm sarebbero utili per aiutare il team medico a identificare le dimensioni e la forma di un tumore in un paziente prima dell'intervento chirurgico, mentre le nanoparticelle cave potrebbero essere utilizzate per uccidere il tumore senza la necessità di un intervento chirurgico, " disse Marinaio.
"Questo studio è importante perché è il primo esempio di un sistema combinato, nanosistema in due parti in grado di produrre una riduzione prolungata del volume del tumore negli animali vivi, " disse Marinaio.
Questo lavoro, che è dettagliato in un documento intitolato, "Sistema cooperativo di nanomateriali per sensibilizzare, obbiettivo, e curare i tumori, " è stato sostenuto dalla NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, un'iniziativa globale progettata per accelerare l'applicazione delle nanotecnologie alla prevenzione, diagnosi, e cura del cancro. Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.
