Nanoparticelle note come punti di Cornell, o punti C, hanno mostrato grandi promesse come strumento terapeutico nella rilevazione e nel trattamento del cancro.

Ora, le particelle ultrapiccole – sviluppate più di una dozzina di anni fa da Ulrich Wiesner, lo Spencer T. Olin Professor of Engineering – hanno dimostrato di poter fare qualcosa di ancora meglio:uccidere le cellule cancerose senza legare un farmaco citotossico.

Uno studio condotto da Michelle Bradbury, direttore dell'imaging intraoperatorio presso il Memorial Sloan Kettering Cancer Center e professore associato di radiologia presso Weill Cornell Medicine, e Michael Overholtzer, biologo cellulare presso MSKCC, in collaborazione con Wiesner ha dato una svolta sorprendente alla ricerca decennale per portare i punti C fuori dal laboratorio e utilizzarli come terapia clinica.

La loro carta, "Le nanoparticelle ultrapiccole inducono la ferroptosi delle cellule cancerose prive di nutrienti e sopprimono la crescita del tumore, " è stato pubblicato il 26 settembre in Nanotecnologia della natura . Il lavoro descrive come punti C, somministrato in grandi dosi e con i tumori in stato di deprivazione nutritiva, innescare un tipo di morte cellulare chiamata ferroptosi.

"Se dovessi progettare una nanoparticella per uccidere il cancro, questo sarebbe esattamente il modo in cui lo faresti tu, " ha detto Wiesner. "La particella è ben tollerata nei tessuti normalmente sani, ma appena hai un tumore, e in condizioni molto specifiche, queste particelle diventano assassini."

"Infatti, "Bradbury ha detto, "questa è la prima volta che abbiamo dimostrato che la particella ha proprietà terapeutiche intrinseche".

particelle di silice fluorescente di Wiesner, fino a 5 nanometri di diametro, sono stati originariamente progettati per essere utilizzati come strumenti diagnostici, attaccandosi alle cellule tumorali e illuminandosi per mostrare a un chirurgo dove si trovano le cellule tumorali. I potenziali usi includevano anche la somministrazione di farmaci e il rilevamento ambientale. Un primo studio clinico sull'uomo da parte della Food and Drug Administration, guidato da Bradbury, ritenuto le particelle sicure per l'uomo.

In ulteriori test delle particelle negli ultimi cinque anni, inclusi gli ultimi 13 mesi come membro dei Centers of Cancer Nanotechnology Excellence, un'iniziativa del National Cancer Institute fondata nell'agosto 2015 – Bradbury, Overholtzer, Wiesner e i suoi collaboratori hanno realizzato questo importante, ritrovamento inaspettato.

Quando incubato con cellule tumorali ad alte dosi - e, importante, con le cellule tumorali in uno stato di deprivazione di nutrienti – i punti C rivestiti di peptidi di Wiesner mostrano la capacità di assorbire il ferro dall'ambiente e consegnarlo alle cellule tumorali. Il peptide, chiamato alfa-MSH, è stato sviluppato da Thomas Quinn, professore di biochimica all'Università del Missouri.

Questo processo innesca la ferroptosi, una forma necrotica di morte cellulare che comporta la rottura della membrana plasmatica, diversa dalla tipica frammentazione cellulare riscontrata durante una forma di morte cellulare più comunemente osservata chiamata apoptosi.

"Lo scopo originale dello studio dei punti nelle cellule era vedere quanto sarebbero state tollerate concentrazioni maggiori senza alterare la funzione cellulare, " ha detto Overholtzer. "Mentre alte concentrazioni erano ben tollerate in condizioni normali, volevamo anche sapere come potrebbero rispondere le cellule tumorali sotto stress".

Con grande sorpresa del gruppo, in 24-48 ore dopo che le cellule tumorali sono state esposte ai punti, c'è stata un'"ondata di distruzione" in tutta la coltura cellulare, ha detto Wiesner. I tumori si sono ridotti anche quando ai topi sono state somministrate iniezioni multiple ad alte dosi senza reazioni avverse, ha detto Bradbury, co-direttore con Wiesner del MSKCC-Cornell Center for Translation of Cancer Nanomedicines.

Nella lotta in corso contro una malattia che uccide milioni di persone in tutto il mondo ogni anno - il cancro ha preso diversi nella famiglia di Wiesner, facendo di questa anche una crociata personale per lui. Avere un'altra arma può solo aiutare, ha detto Wiesner.

"Abbiamo trovato un altro strumento a cui finora le persone non hanno pensato affatto, " ha detto. "Questo ha cambiato il nostro modo di pensare alle nanoparticelle ea ciò che potrebbero potenzialmente fare".

Il lavoro futuro si concentrerà sull'utilizzo di queste particelle in combinazione con altre terapie standard per un dato tipo di tumore, Bradbury ha detto, con la speranza di migliorare ulteriormente l'efficacia prima dei test sugli esseri umani.

I ricercatori cercheranno anche di adattare la particella per colpire tumori specifici. "Si tratta di progettare le particelle con diversi attaccamenti su di esse, così si legheranno al particolare cancro che stiamo cercando, " ha detto Overholtzer.