Nove anni fa, gli scienziati del Maxine Dunitz Neurosurgical Institute di Cedars-Sinai hanno rilevato un sottile cambiamento nella composizione molecolare del tipo più aggressivo di tumori cerebrali, glioblastoma multiforme. Con ulteriori studi, hanno scoperto che una proteina specifica chiamata laminina-411 svolge un ruolo importante nella capacità di un tumore di costruire nuovi vasi sanguigni per sostenerne la crescita e la diffusione. Ma allora non esisteva la tecnologia per bloccare questa proteina.
Ora, impiegando una nuova tecnologia di ingegneria farmaceutica che fa parte di una scienza avanzata chiamata nanomedicina, il team di ricerca ha creato un farmaco "nanobioconiugato" che può essere somministrato per iniezione endovenosa e trasportato nel sangue per colpire il tumore al cervello. È progettato per permeare specificamente la parete cellulare del tumore, entrando negli endosomi, scomparti mobili all'interno delle cellule.
Man mano che gli endosomi maturano, diventano acidi (pH basso), e un componente chimico del farmaco si innesca a questo punto, rottura delle membrane degli endosomi. I farmaci liberati bloccano la produzione di laminina-411 da parte delle cellule tumorali, la proteina "maligna" di nuovi vasi tumorali. Per sua natura, il farmaco non è tossico per le cellule non tumorali; gli effetti collaterali associati alla chemioterapia convenzionale non sono un problema con questa classe di farmaci.
Si ritiene che questo approccio sia il primo del suo genere - la prima applicazione di un'unità di fuga endosomica pH-dipendente in farmaci somministrati per via endovenosa per il trattamento del cancro al cervello - come riportato in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Studi su topi di laboratorio mostrano che questo sistema consente l'accumulo di grandi quantità di farmaco antitumorale nei tumori, rallentando significativamente la crescita di nuovi vasi e dei tumori stessi. I tumori negli animali trattati con il farmaco erano più piccoli del 90% rispetto a quelli del gruppo di controllo.
gliomi, un tipo di tumori cerebrali maligni, sono estremamente difficili da trattare. La loro tendenza a diffondersi nel tessuto cerebrale sano e la loro capacità di riapparire in luoghi distanti li rendono praticamente impossibili da rimuovere chirurgicamente completamente. Resistono alla chemioterapia e alla radioterapia, e il cervello stesso è "protetto" dalla barriera emato-encefalica e dai meccanismi del sistema immunitario che ostacolano la maggior parte delle terapie.
Il sistema sviluppato a Cedars-Sinai, un nanobioconiugato, sembra eliminare i principali ostacoli al trattamento farmacologico del tumore al cervello. I nanoconiugati sono l'ultima evoluzione dei farmaci molecolari progettati per entrare nelle cellule e alterare specificamente bersagli definiti al loro interno. Come suggerito dal termine "bioconiugato, " questi sistemi contengono "moduli" chimici attaccati (coniugati) a un veicolo di consegna da forti legami chimici. Tali legami impediscono che i componenti vengano danneggiati o separati nei tessuti o nel plasma sanguigno durante il transito. Ma con l'ingegneria farmaceutica inventiva, la componente antitumorale si attiva direttamente all'interno delle cellule tumorali.
Un nanoconiugato esiste come una singola unità chimica, con i suoi componenti che svolgono compiti critici in una sequenza predeterminata e attaccano più bersagli contemporaneamente. L'assalto finale a una cellula tumorale dipende da un complesso, catena ben coreografata di eventi biochimici, come:penetrare la barriera ematoencefalica e la barriera tumorale ematoencefalica; in particolare l'homing per le cellule tumorali; permeare le pareti dei vasi sanguigni e delle cellule tumorali; rilasciare farmaci antitumorali al posto e al momento giusto; e meccanismi di smantellamento che aiutano i vasi sanguigni che alimentano il tumore a crescere.
"Questo nanobioconiugato è diverso dai precedenti farmaci di nanomedicina perché fornisce e rilascia farmaci antitumorali all'interno delle cellule tumorali, non solo nel sito di un tumore, " ha detto la ricercatrice Julia Y. Ljubimova, M.D., dottorato di ricerca, autore senior dell'articolo. Dirige il Drug Delivery and Nanomedicine Laboratory nel Dipartimento di Neurochirurgia del Cedars-Sinai. Altri importanti contributori a questo studio e all'articolo includono:Hui Ding, dottorato di ricerca, e Eggehard Holler, dottorato di ricerca, chimici, biochimici e immunologi. Holler è affiliato sia con Cedars-Sinai che con l'Università di Regensburg in Germania.
La droga di Cedars-Sinai, una macromolecola di dimensioni comprese tra 20 e 30 nanometri, si basa su una forma altamente purificata di acido polimalico derivato dall'organismo unicellulare Physarum polycephalum. Quando il nanoconiugato ha svolto i suoi compiti, il corpo lo digerisce completamente, senza lasciare residui dannosi.
"Sulla base dei nostri studi, questo nanoconiugato sembra essere una piattaforma di somministrazione sicura ed efficiente che può anche essere appropriata nel trattamento delle condizioni degenerative del cervello e di una vasta gamma di altri disturbi. È innocuo degradato in anidride carbonica e acqua, non tossico per i tessuti normali, e, a differenza di alcuni farmaci, non è immunogeno, il che significa che non stimola il sistema immunitario al punto da causare reazioni allergiche che possono variare da tosse o eruzioni cutanee lievi a improvvise, sintomi potenzialmente letali, " Ha detto Ljubimova. I ricercatori prevedono che gli studi clinici sull'uomo del farmaco inizieranno nel prossimo futuro.
