Addentrandosi nel mondo dell'estremamente piccolo, i ricercatori stanno esplorando come le nanoparticelle biodegradabili possono fornire con precisione farmaci antitumorali per attaccare il neuroblastoma, un cancro infantile spesso mortale.

Riunendo esperti in oncologia pediatrica con esperti in nanotecnologie, i ricercatori del Children's Hospital di Filadelfia mirano a infilare l'ago nella somministrazione di dosi efficaci di agenti antitumorali evitando la tossicità nei tessuti sani. La nuova ricerca del team mostra che questo approccio inibisce la crescita del tumore e prolunga notevolmente la sopravvivenza nei modelli animali.

"Queste nanoparticelle ci consentono di ottenere più 'bang for the buck', una maggiore efficacia a dosi totali inferiori, " ha detto Garrett M. Brodeur, M.D., un oncologo pediatrico ed esperto di neuroblastoma presso il Children's Hospital di Philadelphia (CHOP). "Le nanoparticelle sono progettate per fornire lentamente un farmaco al tumore, dove uccide moltiplicando le cellule tumorali, con minore tossicità per la circolazione sistemica."

Il gruppo di Brodeur ha collaborato con un gruppo di ricercatori di nanotecnologia CHOP guidati da Michael Chorny, dottorato di ricerca, in uno studio che sarà pubblicato in stampa il 1 maggio in Lettere sul cancro .

cornea, a sua volta, ha condotto uno studio da pubblicare nel numero cartaceo di maggio di Biomateriali , in collaborazione con il gruppo di Brodeur e con Robert Levy, M.D., e Ivan Alferiev, dottorato di ricerca, entrambi i membri con Chorny di un gruppo di ricerca in cardiologia al CHOP. Quel documento descriveva come il team aveva progettato le nanoparticelle appositamente formulate.

Questo approccio, ha spiegato Brodeur, sfrutta una vulnerabilità dei tumori, chiamata effetto EPR, per una maggiore permeabilità e ritenzione. "I vasi sanguigni tumorali sono più permeabili e disorganizzati rispetto ai vasi sanguigni nel tessuto normale. Nel tessuto sano ci sono giunzioni strette nei vasi sanguigni, " ha detto. "Ma i tumori non hanno quelle giunzioni strette e hanno una circolazione inefficiente, quindi le nanoparticelle che forniamo bypassano i tessuti sani, ma si accumulano nei tumori dove rilasciano gli agenti antitumorali".

Il neuroblastoma è un tumore solido del sistema nervoso periferico, appare spesso nell'addome o nel torace di un bambino. Il cancro più comune nei neonati, il neuroblastoma rappresenta una quota sproporzionata di decessi per cancro nei bambini, con tassi di guarigione in ritardo rispetto a quelli della maggior parte degli altri tumori pediatrici.

"In oncologia pediatrica, ci siamo affidati in gran parte a farmaci sviluppati da 30 a 40 anni fa, " ha affermato Brodeur. "Anche se questi hanno notevolmente migliorato i tassi di guarigione complessivi in ​​quel periodo dal 20 percento all'80 percento, abbiamo ancora bisogno di farmaci migliori e approcci più mirati per i tumori infantili più ostinati, comprese le forme ad alto rischio di neuroblastoma.'

Brodeur, Chorny e colleghi hanno utilizzato le loro formulazioni di nanoparticelle per fornire un precursore di SN38, la forma attiva di irinotecan, un farmaco antitumorale convenzionale utilizzato negli ultimi 20 anni contro il neuroblastoma recidivante. Nei topi di laboratorio, il team di studio ha confrontato i risultati ottenuti con l'SN38 incapsulato con nanoparticelle con quelli che utilizzavano una dose comparabile di irinotecan.

Le nanoparticelle iniettate hanno consegnato SN38 al tumore in quantità 100 volte superiori a quelle dell'irinotecan, con presenza prolungata del farmaco per almeno 72 ore, e nessuna evidenza di tossicità nei topi. Inoltre, la maggior parte dei topi è sopravvissuta senza tumore per oltre 6 mesi dopo la consegna delle nanoparticelle, considerando che tutti i topi trattati con irinotecan hanno avuto una recidiva del tumore poco dopo l'interruzione del trattamento, e morirono tutti poco dopo.

Le nanoparticelle nello studio sono ultrapiccole, meno di 100 nanometri di diametro (un nanometro è un milionesimo di millimetro, molto più piccoli dei globuli rossi). "Restiamo attentamente le dimensioni delle nanoparticelle per trovare un "punto debole":abbastanza piccolo da penetrare in un tumore, e abbastanza grande da trasportare un carico utile terapeutico, " ha detto Chorny. "Possiamo anche regolare la loro composizione per mantenere la molecola attiva intrappolata in un polimero fino a quando le nanoparticelle non raggiungono il tumore mirato, e personalizzare i tempi della rottura del polimero per consentire il rilascio controllato di SN38 su una scala temporale che fornisca i migliori effetti terapeutici".

Brodeur mira a tradurre questi risultati preclinici in studi sull'uomo entro il prossimo anno. "Prevediamo la consegna mirata tramite nanoparticelle come quarto braccio della terapia mirata del cancro, " ha detto. Brodeur ha aggiunto che se la consegna di nanoparticelle si dimostra valida negli studi clinici, potrebbe unirsi ad altre tre innovazioni mirate a livello molecolare nel trattamento del cancro pediatrico già disponibili presso CHOP:immunoterapia che utilizza cellule T bioingegnerizzate, isotopi radioattivi che si legano preferenzialmente alle cellule cancerose, e inibitori della chinasi che interrompono la segnalazione anormale innescata da mutazioni che causano il cancro.

Alcune nanoparticelle sono già utilizzate per trattare i tumori degli adulti, ma se la tecnica attuale raggiunge il successo clinico nel neuroblastoma, rafforzerebbe notevolmente l'arsenale di approcci attualmente disponibili per il trattamento di un cancro infantile. Ha il potenziale per applicazioni più ampie, anche, somministrare altri farmaci e trattare altri tumori attualmente trattati con irinotecan, e forse anche quelli che attualmente sono considerati resistenti a questo farmaco.