Quando gli scienziati sviluppano terapie contro il cancro, prendono di mira le caratteristiche che rendono la malattia mortale:crescita del tumore, metastasi, recidiva e farmacoresistenza. Nei tumori epiteliali, tumori del seno, ovaie, prostata, pelle e vescica, che iniziano nel rivestimento degli organi:questi processi sono controllati da un programma genetico chiamato transizione epiteliale-mesenchimale.
La transizione epiteliale-mesenchimale è regolata da una proteina chiamata Twist, il che significa che Twist influenza direttamente lo sviluppo del cancro, la sua diffusione ad altri organi e il suo ritorno dopo la remissione.
In un passo importante verso lo sviluppo di una nuova terapia mirata alla transizione epiteliale-mesenchimale, scienziati di UCLA e City of Hope sono diventati i primi a inibire il meccanismo di Twist usando nanoparticelle per fornire un acido nucleico chiamato piccolo RNA interferente, o siRNA, nelle cellule tumorali. Nei modelli di topo, la consegna di siRNA nelle cellule tumorali ha inibito l'espressione di Twist, che a sua volta riduceva la transizione epitelio-mesenchimale e riduceva drasticamente le dimensioni dei tumori.
Lo studio, che è stato pubblicato online sulla rivista Nanomedicina:nanotecnologia, Biologia e Medicina , era guidata da Jeffrey Zink e Fuyu Tamanoi, entrambi membri del California NanoSystems Institute e del Jonsson Comprehensive Cancer Center dell'UCLA, e Carlotta Glackin del City of Hope Cancer Center.
"Siamo rimasti davvero sorpresi dall'effetto drammatico della fornitura di Twist siRNA, " disse Tamanoi, che è anche professore di microbiologia, immunologia e genetica molecolare e direttore del programma di trasduzione del segnale e terapia presso il Jonsson Cancer Center. "Questo dimostra l'efficacia del nostro trattamento e ci incoraggia a esplorare ulteriormente ciò che sta accadendo al tumore".
Negli studi precedenti, siRNA ha dimostrato di arrestare efficacemente l'espressione genica nelle cellule tumorali coltivate in laboratorio. Ma la tecnica non era stata efficace negli organismi viventi perché gli enzimi nel sangue chiamati nucleasi degradano il siRNA prima che possa raggiungere le cellule tumorali.
Per aggirare quel problema, i ricercatori dell'UCLA e della City of Hope hanno attaccato siRNA all'esterno di un particolare tipo di nanoparticella sviluppata da Zink chiamata nanoparticelle di silice mesoporosa. Nello studio, le nanoparticelle sono state rivestite con una sostanza chiamata polietilenimmina, che ha agito per legare e proteggere il siRNA quando sono stati iniettati nel sangue. Di conseguenza, le nanoparticelle potrebbero accumularsi nelle cellule tumorali e il siRNA potrebbe andare ad agire inibendo l'espressione cellulare di Twist.
Lo studio ha scoperto che dare ai topi nanoparticelle caricate con siRNA una volta alla settimana per sei settimane ha inibito la crescita del tumore, e che ha spento non solo Twist ma anche altri geni sotto il controllo del processo di transizione epiteliale-mesenchimale.
"Questo risultato conferma l'importanza critica di Twist e del processo di transizione epitelio-mesenchimale, che promuove l'invasione del tumore e la metastasi in molti tumori, " disse Glackin, professore associato alla Città della Speranza che da 20 anni studia la funzione del Twist.
Twist viene riattivato in una serie di tumori metastatici tra cui il carcinoma mammario triplo negativo, melanoma e cancro ovarico. Interrompendo il processo di transizione epitelio-mesenchimale, Zink e Tamanoi potrebbero sviluppare nuove opzioni terapeutiche per questi tumori.
Un'altra scoperta importante è stata che l'interruzione dell'espressione di Twist ha consentito alle cellule tumorali di superare la loro resistenza ai farmaci antitumorali.
I ricercatori ora stanno lavorando per progettare una nanoparticella di nuova generazione che consentirà la consegna di Twist siRNA e molecole di farmaci antitumorali nella stessa nanoparticella, un potenziale uno-due che inibirebbe la transizione epiteliale-mesenchimale e ucciderebbe le cellule tumorali.
Zink ha affermato che il progresso sarebbe possibile grazie alla struttura del tipo specifico di nanoparticelle che i ricercatori stanno utilizzando. "Le nanoparticelle di silice mesoporosa contengono migliaia di pori, che consente lo stoccaggio e il rilascio di farmaci antitumorali da parte delle stesse nanoparticelle che hanno siRNA attaccato ai loro esterni, "disse Zink, che è anche un illustre professore di chimica e biochimica dell'UCLA e un pioniere nella progettazione e sintesi di nanoparticelle di silice mesoporosa multifunzionali.
