La combinazione di due strategie progettate per migliorare i risultati del trattamento del cancro - farmaci antiangiogenesi e nanomedicinali - può avere successo solo se vengono utilizzati i più piccoli nanomedicinali. Un nuovo studio dei ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH), che appare in Nanotecnologia della natura , trova che la normalizzazione dei vasi sanguigni all'interno dei tumori, che migliora la somministrazione dei farmaci chemioterapici standard, può bloccare la consegna di molecole di nanoterapia più grandi.

"Abbiamo scoperto che la normalizzazione vascolare aumenta solo la consegna dei più piccoli nanomedicinali alle cellule tumorali, "dice Vikash P. Chauhan, del Laboratorio Steele di Biologia dei Tumori nel Dipartimento di Radioterapia Oncologica MGH, autore principale del rapporto. "Abbiamo anche dimostrato che le nanomedicine più piccole sono intrinsecamente migliori delle nanomedicine più grandi nel penetrare i tumori, suggerendo che nanomedicinali più piccoli potrebbero essere l'ideale per la terapia del cancro".

I tumori devono generare il proprio apporto di sangue per continuare a crescere, ma i vasi che forniscono i tumori tendono ad essere disorganizzati, sovradimensionato e che perde. Questo non solo impedisce la somministrazione di farmaci chemioterapici a cellule non vicine ai vasi tumorali, ma la fuoriuscita di plasma dai vasi sanguigni aumenta la pressione all'interno del tumore, riducendo ulteriormente la capacità dei farmaci di penetrare nei tumori. Il trattamento con farmaci che inibiscono l'angiogenesi, il processo mediante il quale vengono generati nuovi vasi, riduce alcune di queste anomalie, un processo chiamato normalizzazione vascolare che ha dimostrato di migliorare il trattamento di alcuni tumori con farmaci chemioterapici standard.

I nanomedicinali sono in realtà progettati per sfruttare l'anomalia dei vasi tumorali. Mentre le molecole dei farmaci chemioterapici standard sono di circa un nanometro – un miliardesimo di metro – le molecole di nanomedicina sono da 10 a 100 volte più grandi, troppo grande per penetrare nei pori dei vasi sanguigni nei tessuti normali ma abbastanza piccolo da passare attraverso i pori sovradimensionati dei vasi tumorali. Poiché le dimensioni dei nanomedicinali dovrebbero tenerli fuori dai tessuti normali, sono prescritti per ridurre gli effetti collaterali negativi della chemioterapia.

L'attuale studio è stato progettato per verificare se l'uso di farmaci antiangiogenesi per normalizzare la vascolarizzazione del tumore migliorerebbe o impedirebbe la somministrazione di nanomedicinali alle cellule tumorali. Negli studi che utilizzano un modello murino di cancro al seno, i ricercatori hanno prima confermato che il trattamento con DC101, un anticorpo contro una molecola essenziale per la crescita dei vasi sanguigni, ha temporaneamente ridotto il diametro dei vasi sanguigni tumorali ingrossati. Hanno poi dimostrato che questa normalizzazione vascolare ha migliorato la penetrazione nei tumori di particelle da 12 nanometri ma non di molecole da 60 o 125 nanometri.

Un modello matematico preparato dal team MGH ha previsto che, mentre i pori anormalmente grandi nelle pareti dei vasi sanguigni tumorali portano ad un aumento della pressione all'interno del tumore che impedisce l'ingresso di farmaci, la riduzione della dimensione dei pori mediante il trattamento antiangiogenesi allevierebbe la pressione intratumorale, permettendo l'ingresso di quelle molecole che si inseriscono attraverso i pori più piccoli. Per verificare questa previsione, hanno trattato topi con tumori al seno impiantati con DC101 e Doxil, una versione a 100 nanometri del farmaco chemioterapico doxorubicina, o con DC101 e Abraxane, una versione a 10 nanometri di paclitaxel. Sebbene il trattamento con entrambi i chemioterapici abbia ritardato la crescita del tumore, la normalizzazione vascolare con DC101 ha migliorato l'efficacia del solo Abraxane e non ha avuto effetto sul trattamento con Doxil.

"Una varietà di nanomedicinali antitumorali è attualmente in uso o in studi clinici, "dice Chauhan, che è uno studente laureato presso la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). "I nostri risultati suggeriscono che la combinazione di nanomedicine più piccole con terapie antiangiogeniche può avere un effetto sinergico e che le nanomedicine più piccole dovrebbero intrinsecamente penetrare nei tumori più velocemente delle nanomedicine più grandi, a causa dei principi fisici che governano la penetrazione della droga. Anche se sembra che lo sviluppo futuro dei nanomedicinali dovrebbe concentrarsi sul renderli piccoli – circa 12 nanometri di dimensione – dobbiamo anche studiare modi per migliorare la consegna dei più grandi nanomedicinali attualmente in uso”.

"Gli agenti antiangiogenici sono prescritti a un gran numero di malati di cancro in combinazione con terapie convenzionali, " spiega Rakesh K. Jain, dottorato di ricerca, direttore dello Steele Lab e autore senior e corrispondente del Nanotecnologia della natura rapporto. "Il nostro studio fornisce linee guida su come combinare i farmaci antiangiogenici con la nanoterapia". Jain è Cook Professor di Radiation Oncology (Biologia dei tumori) alla Harvard Medical School.