(Phys.org) —La proteina fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-alfa) è un'arma potente nell'arsenale per controllare il cancro. Sfortunatamente, come nel caso di molte potenti terapie contro il cancro, l'uso del TNF-alfa come terapia antitumorale è stato gravemente limitato. "Era così tossico che ha causato la morte, " e i ricercatori ci hanno rinunciato, spiega Scott McNeil, direttore del Laboratorio di caratterizzazione delle nanotecnologie presso il Frederick National Laboratory for Cancer Research.
Era negli anni '90. Oggi, Il TNF-alfa è un ottimo esempio di come fornire in modo sicuro ed efficace sostanze tossiche alle cellule tumorali attraverso l'uso della nanotecnologia.
il laboratorio di McNeil, parte del centro di ricerca e sviluppo finanziato dal governo federale gestito da SAIC-Frederick per il National Cancer Institute, ha lavorato con un'azienda farmaceutica per riformulare il TNF-alfa accoppiandolo con nanoparticelle d'oro. Utilizzando la proteina potenziata dalle nanotecnologie, sembra possibile iniettare in sicurezza fino a tre volte la quantità che era stata letale con le versioni precedenti. Il farmaco modificato è stato sottoposto a una sperimentazione clinica di fase 1 e sta entrando nella fase 2.
Nel laboratorio di McNeil, e per altri scienziati che utilizzano la nanotecnologia per la somministrazione di farmaci, storie come questa sono sempre più comuni. I ricercatori stanno cercando di accelerare lo sviluppo di potenziali farmaci nanotecnologici per il cancro esplorando modi per ridurre gli effetti collaterali e fare in modo che i trattamenti raggiungano i loro obiettivi in modo più efficace. Ciò può significare utilizzare la nanotecnologia per riformulare farmaci che potrebbero aver fallito in precedenti studi clinici. In alcuni casi, attaccando una nanoparticella a un farmaco esistente, i ricercatori potrebbero non solo essere in grado di ridurne la tossicità, ma possono anche vedere aumenti significativi dell'aspettativa di vita per i pazienti.
Molti farmaci antitumorali sono approvati in base a quanto tempo ritardano la progressione della malattia. Alcuni farmaci sul mercato "migliorano solo l'aspettativa di vita forse di cinque settimane, " dice McNeil. Vede la nanomedicina come un potenziale punto di svolta per i farmaci antitumorali in futuro.
McNeil, chimico e biologo, ha trascorso la maggior parte della sua carriera lavorando nel campo delle nanotecnologie, ma quando gli è stato chiesto di applicare la sua esperienza per trovare farmaci migliori per il cancro, era scettico. "La mia carriera professionale è stata principalmente militare, " dice l'ex ufficiale dell'esercito. "Stavo usando la nanotecnologia per applicazioni militari al SAIC, usando i punti quantici per vedere se disperdi le cose, dove atterrano. Ho ricevuto una chiamata all'improvviso nel dicembre del 2003 e il messaggio era:"Vogliamo utilizzare le nanotecnologie per le applicazioni contro il cancro." Ho pensato, 'Cosa stanno pensando? Hai intenzione di mettere un punto quantico di cadmio in un essere umano? Non c'è alcun modo!' L'ho scontato all'inizio e in realtà ho ignorato le e-mail, sperando che se ne andasse".
Ma non è andato via. Infatti, molto è cambiato negli ultimi 10 anni. Ora, i nanofarmaci stanno iniziando a dimostrare la loro capacità di posizionare i farmaci direttamente nel tumore, dove faranno il più bene, piuttosto che lasciarli vagare liberamente nel corpo. Un farmaco è attaccato a una nanoparticella, che spesso è una piccola sfera. Per metterlo in prospettiva, un nanometro è un miliardesimo di metro; la larghezza di una singola ciocca di capelli è di circa 10, 000 nanometri. La nanoparticella è abbastanza piccola da fluire attraverso i vasi sanguigni e in un tumore, dove la particella si dissocia, e il farmaco viene rilasciato. Alla fine, l'obiettivo della nanomedicina è che l'unica parte del corpo interessata dal farmaco sia il tumore, l'area del bisogno.
Il laboratorio di caratterizzazione delle nanotecnologie di McNeil è stato fondato nel 2004 in collaborazione con la Food and Drug Administration e il National Institute of Standards and Technology. C'è una cosa che il laboratorio non fa:sviluppare farmaci nanotecnologici. Anziché, ricercatori lì, che spaziano in competenze dalla biologia e tossicologia del cancro alla chimica, immunologia, e fisica:aiuta gli investigatori di tutto il mondo a creare i migliori farmaci possibili. "Aiutiamo gli investigatori a ottenere dal proof of concept, dove stanno generando poche decine di milligrammi di materiale ed entrano in studi clinici, dove avranno bisogno di chilogrammi di materiale, "dice McNeil. "Quella ricerca traslazionale, come lo chiamiamo noi, è assolutamente pertinente per entrare in studi clinici."
La maggior parte degli scienziati che chiedono assistenza alla NCL stanno cercando l'approvazione della FDA per i loro farmaci nanotecnologici, ma non hanno le risorse per ottimizzare la loro formula. L'NCL può aiutare. "Li aiutiamo a capire cosa è coinvolto nella loro particella perché non hanno gli strumenti che dobbiamo essere in grado di caratterizzare, " dice McNeil. "Potrebbero avere una bella foto o un cartone animato, ma finché non vedono le nostre micrografie elettroniche, non sanno che aspetto ha."
Il laboratorio di caratterizzazione delle nanotecnologie ha due scopi. Dopo che una molecola è passata attraverso la cascata del dosaggio del NCL che consiste in una serie di test che valutano la tossicologia preclinica, farmacologia, ed efficacia delle nanoparticelle, la NCL è in grado di offrire una valutazione. "L'investigatore avrà bisogno di $ 40 milioni di dollari per entrare negli studi di Fase 2. Gli investigatori devono giustificare l'investimento. Li aiutiamo a generare i dati di cui hanno bisogno per portare avanti il loro lavoro e poi serviamo come valutazione di terze parti". Questo è cruciale, McNeil dice, per un investigatore in cerca di finanziamenti. "Una società di venture capital può venire da noi e dire:'Bene, cosa ne pensi veramente di questo? Vediamo i tuoi dati, e spiegarlo e difenderlo.' Noi, ovviamente, non può approvarlo, ma possiamo discutere i dati nel contesto di ciò che stanno cercando di fare. Ha davvero molto peso".
Considera l'esempio di Abraxane (paclitaxel), che è stato approvato per l'uso dalla FDA nel 2005. Abraxane, un farmaco contro il cancro variamente tossico ma ampiamente prescritto, è stato potenziato legandolo a una nanoparticella, creando così un nuovo, trattamento mirato. "A causa delle dimensioni e del legame con un recettore diverso, quel farmaco ora ha una tossicità ridotta rispetto al precedente farmaco. Per la tossicità del coniugato nanoparticelle-Abraxane è molto marginale, almeno per immunotossicità e ipersensibilità, "dice McNeil.
Dal 2005, il Laboratorio di caratterizzazione delle nanotecnologie ha caratterizzato quasi 300 particelle diverse. Sei di loro sono in sperimentazione clinica. "A seconda della comunità da cui provieni, o questo è un rapporto eccezionale o è un rapporto scadente, " spiega McNeil. "Lo consideriamo un rapporto eccezionale. Un'azienda farmaceutica può produrre centinaia di migliaia di farmaci diversi e solo uno su 100, 000 entra in studi clinici."
Anche il posto della nanotecnologia nell'arsenale del trattamento del cancro sembra sicuro. Un nuovo rapporto di Infiniti Research Limited, una società di ricerche di mercato specializzata in prodotti farmaceutici e assistenza sanitaria, prevede che il mercato della somministrazione di farmaci nanotecnologici sia sulla buona strada per raddoppiare entro i prossimi cinque anni.
