I ricercatori dell'Ohio State University Comprehensive Cancer Center—Arthur G. James Cancer Hospital e Richard J. Solove Research Institute (OSUCCC—James) hanno sviluppato nanoparticelle che si gonfiano e scoppiano se esposte alla luce laser nel vicino infrarosso.
Tali "nanobombe" potrebbero superare una barriera biologica che ha bloccato lo sviluppo di agenti che agiscono alterando l'attività, l'espressione, dei geni nelle cellule cancerose. Gli agenti potrebbero uccidere le cellule cancerose o bloccarne la crescita.
I tipi di agenti che modificano l'espressione genica sono generalmente forme di RNA (acido ribonucleico), e sono notoriamente difficili da usare come droghe. Primo, sono facilmente degradati quando sono liberi nel flusso sanguigno. In questo studio, confezionarli in nanoparticelle che prendono di mira le cellule tumorali ha risolto il problema.
Questo studio, pubblicato sulla rivista Materiale avanzato , suggerisce che le nanobombe potrebbero risolvere anche il secondo problema. Quando le cellule cancerose assorbono nanoparticelle ordinarie, spesso li racchiudono in piccoli compartimenti chiamati endosomi. Ciò impedisce alle molecole del farmaco di raggiungere il loro obiettivo, e sono presto degradati.
Insieme all'agente terapeutico, queste nanoparticelle contengono una sostanza chimica che vaporizza, facendoli gonfiare tre volte o più di dimensioni se esposti alla luce laser nel vicino infrarosso. Gli endosomi scoppiano, disperdendo l'agente RNA nella cellula.
"Una delle principali sfide nell'utilizzo delle nanoparticelle per fornire agenti di regolazione genica come i microRNA è l'incapacità delle nanoparticelle di sfuggire ai compartimenti, gli endosomi, che sono racchiusi quando le cellule assorbono le particelle, " dice il ricercatore principale Xiaoming (Shawn) He, dottorato di ricerca, professore associato di ingegneria biomedica e membro dell'OSUCCC-James Translational Therapeutics Program.
"Crediamo di aver superato questa sfida sviluppando nanoparticelle che includono bicarbonato di ammonio, una piccola molecola che vaporizza quando espone le nanoparticelle alla luce laser nel vicino infrarosso, facendo scoppiare la nanoparticella e l'endosoma, rilasciando l'RNA terapeutico, " Spiega. Per il loro studio, Lui e i suoi colleghi hanno usato cellule umane di cancro alla prostata e tumori della prostata umana in un modello animale. Le nanoparticelle sono state attrezzate per colpire le cellule staminali cancerose (CSC), che sono cellule cancerose che hanno proprietà di cellule staminali. Le CSC spesso resistono alla terapia e si ritiene che svolgano un ruolo importante nello sviluppo e nella recidiva del cancro.
L'agente terapeutico nelle nanoparticelle era una forma di microRNA chiamata miR-34a. I ricercatori hanno scelto questa molecola perché può abbassare i livelli di una proteina che è cruciale per la sopravvivenza del CSC e può essere coinvolta nella resistenza alla chemioterapia e alla radioterapia.
Le nanoparticelle incapsulano anche bicarbonato di ammonio, che è un agente lievitante talvolta utilizzato nella cottura. Luce laser nel vicino infrarosso, che induce la vaporizzazione del bicarbonato di ammonio, può penetrare nei tessuti fino a una profondità di un centimetro (quasi mezzo pollice). Per i tumori più profondi, la luce verrebbe erogata utilizzando un intervento chirurgico minimamente invasivo.
Per i tumori più profondi, la luce verrebbe erogata utilizzando un intervento chirurgico minimamente invasivo.
I principali risultati tecnici dello studio includono:
