Mirare alle cellule cancerose per la distruzione lasciando in pace le cellule sane:questa è stata la promessa del campo emergente della nanomedicina contro il cancro. Ma una nuova meta-analisi dell'Istituto di biomateriali e ingegneria biomedica (IBBME) della U of T indica che i progressi finora sono stati limitati e che sono necessarie nuove strategie se la promessa deve diventare realtà.

"La quantità di ricerca sull'utilizzo di nanoparticelle ingegnerizzate per fornire farmaci antitumorali direttamente ai tumori è cresciuta costantemente nell'ultimo decennio, ma ci sono pochissime formulazioni utilizzate nei pazienti. La domanda è perché?" dice il professor Warren Chan (IBBME, Cheme, MSE), autore senior del documento di revisione pubblicato oggi in Materiali per recensioni sulla natura . "Abbiamo sentito che era il momento di guardare più da vicino il campo".

Chan e i suoi coautori hanno analizzato 117 articoli pubblicati che hanno registrato l'efficienza di consegna di varie nanoparticelle ai tumori, ovvero, la percentuale di nanoparticelle iniettate che raggiungono effettivamente il target previsto. Con loro sorpresa, hanno scoperto che il valore mediano era di circa lo 0,7 per cento delle nanoparticelle iniettate che raggiungevano i loro obiettivi, e che questo numero non è cambiato negli ultimi dieci anni. "Se le nanoparticelle non vengono consegnate al tumore, non possono funzionare come previsto per molte nanomedicine, "dice Chan.

Ancora più sorprendente è stato il fatto che l'alterazione delle nanoparticelle stesse ha fatto poca differenza nell'efficienza della distribuzione netta. "I ricercatori hanno provato diversi materiali e dimensioni di nanoparticelle, diversi rivestimenti superficiali, forme diverse, ma tutte queste variazioni non portano a nessuna differenza, o solo piccole differenze, "dice Stefano Guglielmo, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Chan e autore principale dell'articolo. "Questi risultati suggeriscono che dobbiamo pensare di più alla biologia e ai meccanismi coinvolti nel processo di consegna, piuttosto che semplicemente modificare le caratteristiche delle nanoparticelle stesse".

Wilhelm sottolinea che le nanoparticelle hanno alcuni vantaggi. A differenza dei farmaci chemioterapici che vanno ovunque nel corpo, i farmaci rilasciati dalle nanoparticelle si accumulano di più in alcuni organi e meno in altri. Questo può essere utile:ad esempio, un trattamento attuale utilizza nanoparticelle chiamate liposomi per incapsulare il farmaco antitumorale doxorubicina.

Questo incapsulamento riduce l'accumulo di doxorubicina nel cuore, riducendo così la cardiotossicità rispetto alla somministrazione del farmaco da solo.

Sfortunatamente, la maggior parte delle nanoparticelle iniettate, compresi i liposomi, finire nel fegato, milza e reni, il che è logico poiché il compito di questi organi è quello di eliminare dal sangue sostanze estranee e veleni. Ciò suggerisce che per evitare che le nanoparticelle vengano filtrate dal sangue prima che raggiungano il tumore bersaglio, i ricercatori potrebbero dover controllare le interazioni di quegli organi con le nanoparticelle.

Può essere che ci sia una chimica superficiale ottimale delle particelle, dimensione, o forma necessaria per accedere a ciascun tipo di organo o tessuto. Una strategia che gli autori stanno perseguendo prevede l'ingegneria di nanoparticelle che possono rispondere dinamicamente alle condizioni del corpo alterando le loro superfici o altre proprietà, proprio come le proteine ​​fanno in natura. Questo può aiutarli a evitare di essere filtrati da organi come il fegato, ma allo stesso tempo per avere le proprietà ottimali necessarie per entrare nei tumori.

Più generalmente, gli autori sostengono che, al fine di aumentare l'efficienza di consegna delle nanoparticelle, è necessaria una strategia a lungo termine sistematica e coordinata. Per costruire una solida base per il campo della nanomedicina del cancro, i ricercatori avranno bisogno di capire molto di più sulle interazioni tra le nanoparticelle ei vari organi del corpo di quanto non facciano oggi. A tal fine, Il laboratorio di Chan ha sviluppato tecniche per visualizzare queste interazioni tra interi organi utilizzando la microscopia ottica 3D, uno studio pubblicato su ACS Nano questa settimana.

In aggiunta a questo, il team ha creato un database online aperto, chiamato Cancer Nanomedicine Repository che consentirà la raccolta e l'analisi dei dati sull'efficienza di consegna delle nanoparticelle da qualsiasi studio, non importa dove è pubblicato. Il team ha già caricato i dati raccolti per l'ultimo documento, ma quando il database sarà attivo a giugno, ricercatori di tutto il mondo potranno aggiungere i loro dati e condurre analisi in tempo reale per la loro particolare area di interesse.

"È una grande sfida raccogliere e trovare modi per riassumere i dati di un decennio di ricerca, ma questo articolo sarà immensamente utile per i ricercatori del settore, " afferma la professoressa Julie Audet (IBBME), un collaboratore dello studio.

Wilhelm dice che c'è ancora molta strada da fare per migliorare la traduzione clinica dei nanomedicinali contro il cancro, ma è ottimista sui risultati. "Dalla prima pubblicazione sui liposomi nel 1965 a quando sono stati approvati per la prima volta per l'uso nel trattamento del cancro, ci sono voluti 30 anni, "dice. "Nel 2016, abbiamo già molti dati, quindi c'è una possibilità che la traduzione di nuovi nanomedicinali contro il cancro per uso clinico possa andare molto più veloce questa volta. La nostra meta-analisi fornisce un controllo della "realtà" dello stato attuale della nanomedicina del cancro e identifica le aree specifiche di ricerca che devono essere studiate per garantire che ci sarà una rapida traduzione clinica degli sviluppi della nanomedicina".