Una miscela di farmaci attuali e nanoparticelle di carbonio mostra il potenziale per migliorare il trattamento per i tumori della testa e del collo, soprattutto se combinato con la radioterapia, secondo una nuova ricerca della Rice University e dell'MD Anderson Cancer Center dell'Università del Texas.

Il lavoro traccia un percorso per ulteriori ricerche sulla terapia personalizzata in base alle esigenze dei singoli pazienti. La terapia utilizza nanoparticelle di carbonio per incapsulare farmaci chemioterapici e sequestrarli fino a quando non vengono consegnati alle cellule tumorali che dovrebbero uccidere.

Un articolo sulla ricerca è stato pubblicato questo mese sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Nano .

La nuova strategia del chimico della Rice James Tour e Jeffrey Myers, un professore di chirurgia della testa e del collo al MD Anderson, combina paclitaxel (PTX) e Cetuximab (Cet) con cluster idrofili di carbonio funzionalizzati con glicole polietilenico, noto come PEG-HCC.

cetuximab, l'agente di mira, è un anticorpo monoclonale umanizzato che si lega esclusivamente al recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR), un recettore della superficie cellulare sovraespresso dal 90% dei tumori a cellule squamose della testa e del collo. Paclitaxel, un agente attivo nella chemioterapia, è usato per trattare il polmone, ovarico, tumori della mammella e della testa e del collo. In combinazione, hanno la capacità di colpire e attaccare le cellule cancerose.

Poiché il paclitaxel è idrofobo – non si mescola con l'acqua – le sostanze sono generalmente combinate con Cremophor EL, un vettore a base di olio di ricino che consente al composto commercializzato come Taxol di essere somministrato per via endovenosa ai pazienti.

Tour, Myers e i loro associati hanno trovato un modo semplice per mescolare PTX e Cetuximab con cluster di carbonio che adsorbono i principi attivi. Il nuovo composto è solubile in acqua ed è più efficace nel colpire i tumori rispetto a Taxol, evitando gli effetti tossici di paclitaxel e Cremophor sulle cellule sane adiacenti, scrissero.

"È molto comune somministrare steroidi corticali per limitare la risposta allergica a Cremophor EL, " disse Giro, T.T. e W.F. di Rice Chao Chair in Chimica nonché professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali e di informatica.

Tour ha affermato che gli elementi Cet/PTX/PEG-HCC si combinano facilmente. "Nel documento mostriamo che quando assumiamo paclitaxel nei nostri ammassi idrofili di carbonio, possiamo fornire questi così come Taxol commerciale.

"Ma non puoi mai entrare in un mercato con qualcosa che è altrettanto buono di quello che è già là fuori. Devi essere sostanzialmente migliore. La bellezza di quello che stiamo facendo è che possiamo potenzialmente usare una quantità molto più piccola del farmaco per chemioterapia, la sola eliminazione del Cremophor è un vero vantaggio, " Egli ha detto.

Tour ha notato un farmaco chemioterapico recentemente approvato che combina paclitaxel con nanoparticelle di albumina, Abraxane, mostra anche la promessa. "Funziona bene, ma ha ancora solo circa il 10 percento del mercato dopo sei o sette anni di utilizzo, " Egli ha detto.

Myers, l'Hubert L. e Olive Stringer Distinguished Professor in Cancer Research presso MD Anderson, ha detto che la combinazione di Cet/PTX/PEG-HCC e radioterapia nei test sui topi ha mostrato un aumento significativo nell'uccisione dei tumori. "La nostra ipotesi è che PTX, il farmaco chemioterapico, sensibilizza le cellule tumorali agli effetti delle radiazioni e il Cetuximab/PEG-HCC aumenta la somministrazione di PTX alle cellule tumorali, " Egli ha detto.

A differenza di Cremoforo, Tour ha detto, i cluster di carbonio potenziati non sono tossici. Gli studi di biodistribuzione e tossicità hanno mostrato che la "grande maggioranza" dei PEG-HCC viene escreta attraverso i reni, mentre tracce nel fegato e nella milza dei topi testati non hanno mostrato danni agli organi.

La strategia è scaturita dalle conversazioni tra il chimico Tour e Rice e il premio Nobel Richard Smalley, morto di leucemia nel 2005. "Ero seduto con Rick al MD Anderson mentre era in cura, e abbiamo iniziato a parlare dell'utilizzo di particelle di carbonio per la consegna come vettori a base di carbonio.

"Ma non avevamo nulla di specifico, " Tour ha detto. "Ho iniziato a lavorare su questo senza finanziamenti, e poco dopo la morte di Rick nell'ottobre 2005, Ho incontrato Jeff Myers".

"Volevo istituire un programma multidisciplinare per studiare le terapie a base di nanoparticelle per il cancro in generale, e più specificamente, cancro alla testa e al collo, " ha detto Myers. "All'epoca, Il Dr. Garth Powis (professore e presidente del Dipartimento di Terapia Sperimentale presso MD Anderson) mi ha indirizzato al Dr. Mauro Ferrari (ora presidente del The Methodist Hospital Research Institute e professore a contratto di bioingegneria alla Rice), che alla fine mi ha messo in contatto con il Dr. Tour.

"Il suo entusiasmo per la scienza e la volontà di esplorare ulteriormente il potenziale delle nanoparticelle di carbonio per curare i malati di cancro è stato subito evidente, e abbiamo lanciato uno sforzo collaborativo che è stato abbastanza produttivo, " Egli ha detto.

Myers è soddisfatto di ciò che il team ha realizzato finora. "Questo lavoro collaborativo ha 'dimostrato il principio' che le nanoparticelle di carbonio possono essere utilizzate per collegare in modo non covalente un farmaco chemioterapico con un anticorpo mirato che può fornire il farmaco in modo specifico a una cellula cancerosa, " ha detto. "Questo principio potrebbe essere utilizzato per fornire altri farmaci ad altri tipi di cellule attraverso il targeting specifico dei recettori della superficie cellulare come metodo per aumentare il rapporto terapeutico.

"Anche se non sono un esperto in queste altre aree, questo potrebbe potenzialmente avere applicazioni nelle malattie infettive, disturbi neurologici e malattie cardiovascolari, " Egli ha detto.

Il tour vede il potenziale per gli usi clinici dei PEG-HCC per il cancro al cervello e le lesioni cerebrali traumatiche, nonché la chemioterapia, ma ha riconosciuto che l'introduzione di tali farmaci per uso umano è molto lontana. "Per ottenere un farmaco attraverso tutte le diverse fasi, comprese le prove, richiede in genere da 12 a 14 anni e circa $ 1,25 miliardi, ", ha detto. "Questo a volte può essere accelerato attraverso prove sperimentali con pazienti che non hanno altre opzioni, ma è comunque un viaggio lungo e costoso".

Ancora, ha detto che il nuovo lavoro è un forte passo nella giusta direzione. "Questo documento è il momento clou di sei anni di ricerca, " ha detto. "Tutto è venuto insieme. Questo è il crescendo, giusto qui."