I ricercatori dell'Università di Notre Dame hanno progettato nanoparticelle che mostrano grandi promesse per il trattamento del mieloma multiplo (MM), un cancro incurabile delle plasmacellule nel midollo osseo.

Una delle difficoltà che i medici devono affrontare nel trattamento del MM deriva dal fatto che le cellule tumorali di questo tipo iniziano a sviluppare resistenza al principale trattamento chemioterapico, doxorubicina, quando aderiscono al tessuto del midollo osseo.

"Le nanoparticelle che abbiamo progettato realizzano molte cose contemporaneamente, " dice Başar Bilgiçer, assistente professore di ingegneria chimica e biomolecolare e di chimica e biochimica, e un investigatore nell'iniziativa Advanced Diagnostics and Therapeutics (AD&T) di Notre Dame.

"Primo, riducono lo sviluppo della resistenza alla doxorubicina. Secondo, effettivamente fanno sì che le cellule cancerose consumino attivamente le nanoparticelle caricate con il farmaco. Terzo, riducono l'effetto tossico che il farmaco ha sugli organi sani".

Una sequenza di immagini che mostrano cellule di mieloma multiplo che internalizzano le nanoparticelle ingegnerizzate

Le nanoparticelle sono rivestite con uno speciale peptide che prende di mira un recettore specifico all'esterno delle cellule di mieloma multiplo. Questi recettori fanno aderire le cellule al tessuto del midollo osseo e attivano i meccanismi di resistenza ai farmaci. Ma attraverso l'uso del peptide di nuova concezione, le nanoparticelle sono invece in grado di legarsi ai recettori e impedire in primo luogo alle cellule tumorali di aderire al midollo osseo.

Le particelle portano con sé anche il farmaco chemioterapico. Quando una particella si attacca a una cella MM, la cellula assorbe rapidamente la nanoparticella, e solo allora il farmaco viene rilasciato, provocando la rottura del DNA della cellula cancerosa e la morte della cellula.

"La nostra ricerca sui topi mostra che la formulazione di nanoparticelle riduce l'effetto tossico che la doxorubicina ha su altri tessuti, come i reni e il fegato, " aggiunge Tanyel Kiziltepe, professore assistente di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare e AD&T.

"Crediamo che ulteriori ricerche dimostreranno che anche il cuore è meno colpito. Ciò potrebbe ridurre notevolmente gli effetti collaterali dannosi di questa chemioterapia".

Il gruppo ha dovuto affrontare tre importanti problemi associati a tutte le terapie a base di nanoparticelle, spiega Jonathan Ashley, uno dei principali ricercatori del progetto.

"C'era una complessa bioingegneria coinvolta nello sviluppo delle particelle. Siamo stati in grado di controllare con precisione il numero di farmaci e di elementi mirati su ciascuna nanoparticella, ottenere una distribuzione omogenea delle dimensioni delle nanoparticelle ed eliminare la variabilità da lotto a lotto nella produzione di particelle".

Prima di passare agli studi clinici sull'uomo, il team pianifica ulteriori ricerche e test per migliorare la progettazione delle nanoparticelle e trovare la quantità e la combinazione ottimali di farmaci chemioterapici per questo nuovo trattamento.

La ricerca è descritta più dettagliatamente in una recente edizione di Nature's Diario del cancro del sangue . È stato sostenuto da finanziamenti dell'Indiana Clinical and Translational Sciences Institute.