Il confezionamento di farmaci antitumorali in particelle di silice chimicamente modificata migliora la capacità dei farmaci di combattere il cancro della pelle nei topi, secondo nuove ricerche. Risultati pubblicati il ​​3 maggio nel Giornale della Società Chimica Americana mostra online che le particelle a nido d'ape possono aiutare gli anticorpi anti-cancro a prevenire la crescita del tumore e prolungare la vita dei topi.

"Siamo molto entusiasti dei nostri risultati preliminari, ", ha affermato il biochimico Chenghong Lei del Pacific Northwest National Laboratory del Department of Energy, parte del team di scienziati del PNNL e dell'Università di Washington. "Abbiamo in programma di fare qualcosa in più, studi più ampi con animali. Speriamo che i risultati reggano abbastanza bene da portarli a studi clinici da qualche parte lungo la strada".

Gli anticorpi anti-cancro sono alcuni dei tipi più promettenti di terapie antitumorali. Gli anticorpi prendono di mira una particolare proteina sulle cellule tumorali e, in un modo poco conosciuto, uccidono le cellule. Gli esempi includono herceptin per una forma di cancro al seno e cetuximab per il cancro del colon.

A differenza di prendere una pillola, però, i trattamenti a base di anticorpi richiedono che i pazienti vengano sottoposti a gocciolamenti endovenosi nel braccio. Queste sessioni costano tempo e denaro, ed esporre il tessuto sano all'anticorpo, causando effetti collaterali.

Il confezionamento di anticorpi in particelle li concentrerebbe sul tumore e potrebbe ridurre gli effetti collaterali. Altre ricerche hanno dimostrato che il silicio è ben tollerato dalle cellule, animali e persone. Così, in collaborazione con il gruppo del biologo dei tumori Karl Erik Hellstrom presso l'UW, gli scienziati hanno esplorato le particelle fatte di materiale chiamato silice mesoporosa contro il cancro nei topi.

"La natura mesoporosa della silice fornisce strutture a nido d'ape che possono contenere molte singole molecole di farmaci, " ha detto lo scienziato dei materiali PNNL Jun Liu. "Abbiamo esplorato il materiale per i nostri problemi energetici e ambientali, ma sembrava una scelta naturale per la somministrazione di farmaci".

Nei lavori precedenti, il team ha creato particelle che contengono pori esagonali di dimensioni nanometriche che contengono anticorpi, enzimi o altre proteine. Inoltre, adornare i pori della silice con piccoli gruppi chimici aiuta a intrappolare le proteine ​​all'interno. Ma non in modo permanente:queste proteine ​​fuoriescono lentamente come una capsula a rilascio temporale.

I ricercatori volevano verificare se gli anticorpi anti-cancro confezionati in silice mesoporosa modificata sarebbero stati più efficaci contro i tumori rispetto agli anticorpi a flusso libero.

Fare così, hanno prima modificato chimicamente particelle di silice mesoporosa di circa 6-12 micrometri (circa 1/10 del diametro dei capelli umani). Queste particelle contenevano pori di circa 30 nanometri di diametro. Hanno scoperto che l'estensione e la scelta della modificazione chimica - ammina, gruppi di acido carbossilico o acido solfonico - hanno determinato la velocità con cui gli anticorpi sono fuoriusciti, una proprietà che può essere sfruttata per sintonizzare le particelle su diversi farmaci.

Ulteriori test biochimici hanno mostrato che gli anticorpi rilasciati dalle gabbie di silice sembravano strutturalmente sani e funzionavano correttamente.

Hanno quindi testato le particelle nei tumori dei topi all'UW, riempiendoli con un anticorpo chiamato anti-CTLA4 che combatte molti tumori, compreso il melanoma, un cancro della pelle. Il team ha iniettato questi anticorpi confezionati nei tumori del topo. Il team ha anche iniettato anticorpi da soli o particelle vuote in altri topi con tumori.

Gli anticorpi confezionati hanno rallentato al meglio la crescita dei tumori. Il trattamento è iniziato quando i tumori erano di circa 27 millimetri cubi. I tumori non trattati sono cresciuti fino a 200 millimetri cubi circa 5 giorni dopo il trattamento. I tumori trattati con i soli anticorpi hanno raggiunto i 200 millimetri cubi il giorno 9, mostrando che gli anticorpi rallentano la crescita del tumore. Ma i tumori trattati con anticorpi confezionati non hanno raggiunto i 200 millimetri cubi fino al giorno 30, un miglioramento significativo rispetto ai soli anticorpi.

Il team ha ripetuto l'esperimento e ha scoperto che il trattamento ha anche prolungato la vita dei topi malati. Di cinque topi che erano stati trattati con sole particelle, tutti sono morti entro 21 giorni dopo il trattamento. Ma di cinque topi trattati con gli anticorpi confezionati, tre erano ancora vivi a 21 giorni, e due a 34 giorni, quando l'esperimento è terminato.

Il team ha anche misurato la quantità di anticorpi rimasti nei tumori. Due e quattro giorni dopo l'iniezione, i ricercatori hanno trovato significativamente più anticorpi nei tumori quando gli anticorpi erano stati racchiusi nelle particelle di silice rispetto a quando gli anticorpi erano stati iniettati da soli.

Il team sta testando altre coppie di anticorpi contro il cancro nei topi, in particolare altri tumori che formano tumori solidi come il cancro al seno. Esploreranno anche come gli anticorpi erogati in questo modo inducono il sistema immunitario a combattere meglio il cancro.

"Vogliamo capire il meccanismo, perché non si sa molto su come gli anticorpi fuoriusciti lentamente inducano cambiamenti nel sistema immunitario o nel microambiente del tumore, " disse Hellstrom.