Abbiamo tutti sentito dire che "non è saggio usare un cannone per uccidere una zanzara". Ma cosa accadrebbe se potessi concentrare il potere del cannone per concentrare il potere in uno spazio minuscolo? In un nuovo studio, I ricercatori dell'Università del Missouri hanno dimostrato la capacità di sfruttare potenti particelle radioattive e dirigerle verso piccoli tumori, provocando danni trascurabili a organi e tessuti sani. Lo studio è stato pubblicato questa settimana in PLOS UNO , un internazionale, pubblicazione peer-reviewed e ad accesso aperto.

Tipicamente, quando la radioterapia è raccomandata per i malati di cancro, i medici possono scegliere tra diversi radiofarmaci che utilizzano particelle di radiazioni a bassa energia, note come particelle beta. Per anni, scienziati hanno studiato come utilizzare "particelle alfa, " che sono particelle radioattive che contengono una grande quantità di energia, nei trattamenti contro il cancro. Le sfide nell'uso delle particelle alfa, che sono più di 7, 000 volte più pesanti delle particelle beta, includere il confinamento delle potenti particelle alfa in una posizione designata all'interno del corpo, impedendo alle radiazioni di raggiungere organi e tessuti sani.

"Se pensi alle particelle beta come a fionde o frecce, le particelle alfa sarebbero simili alle palle di cannone, " ha detto J. David Robertson, direttore della ricerca presso il MU Research Reactor e professore di chimica presso il College of Arts and Science. "Di recente gli scienziati hanno ottenuto alcuni successi utilizzando le particelle alfa, ma niente che possa combattere diversi tipi di cancro. Per esempio, uno studio in corso che utilizza cloruro di radio-223, che emette particelle alfa, è stato seguito rapidamente dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti perché ha dimostrato di essere efficace nel trattamento del cancro alle ossa. Però, funziona solo per il cancro alle ossa perché l'elemento, radio, è attratto dall'osso e vi rimane. Riteniamo di aver trovato una soluzione che ci consentirà di indirizzare le particelle alfa ad altri siti di cancro nel corpo in modo efficace".

Robertson e i ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory e della School of Medicine dell'Università del Tennessee a Knoxville hanno usato l'elemento "attinio, " che è un elemento noto come "emettitore alfa" perché produce particelle alfa. Quando decade, l'attinio crea tre elementi aggiuntivi che producono particelle alfa. A causa della forza di queste particelle però, mantenere gli elementi in posizione nei siti del cancro non era possibile, fino a quando Robertson e Mark McLaughlin, Dottorando MU e coautore dello studio, ha progettato una nanoparticella placcata in oro che funge da cella di contenimento per gli elementi, mantenendoli in posizione nel sito del cancro.

La nanoparticella di Robertson è un dispositivo a strati. Al centro c'è l'elemento originale, attinio. Il team di Robertson ha quindi aggiunto quattro strati di materiale e quindi rivestito la nanoparticella con oro. Ciò ha reso la nanoparticella abbastanza forte da contenere l'attinio - e gli altri emettitori alfa che alla fine vengono creati - abbastanza a lungo da consentire a qualsiasi particella alfa di distruggere le cellule tumorali vicine.

"Mantenere in posizione questi emettitori alfa è una sfida tecnica che i ricercatori hanno cercato di superare per 15 anni, " ha detto Robertson. "Con il nostro progetto di nanoparticelle, siamo in grado di mantenere più dell'80% dell'elemento all'interno della nanoparticella 24 ore dopo la sua creazione".

Mentre le particelle alfa sono estremamente potenti, non vanno molto lontano, quindi quando le nanoparticelle si avvicinano alle cellule cancerose, le particelle alfa si spostano e distruggono la cellula in modo molto più efficace rispetto alle attuali opzioni di radioterapia, ha detto Robertson.

"In precedenza, la ricerca di base aveva stabilito che gli scienziati possono attaccare gli anticorpi sulle nanoparticelle d'oro che aiutano a guidare le nanoparticelle ai siti del tumore nel corpo, " ha detto Robertson. "Senza quel lavoro pionieristico, non saremmo stati in grado di mettere insieme questo puzzle."

I primi risultati di questa ricerca sono promettenti. Se ulteriori studi avranno successo nei prossimi anni, I funzionari della MU richiederanno l'autorità del governo federale per iniziare lo sviluppo di farmaci per l'uomo (questo è comunemente indicato come lo stato di "nuovo farmaco investigativo"). Dopo che questo status è stato concesso, i ricercatori possono condurre studi clinici sull'uomo con la speranza di sviluppare nuovi trattamenti per il cancro.