I ricercatori di Stanford hanno scoperto per caso che le nanoparticelle di ferro inventate per il trattamento dell'anemia hanno un altro uso:attivare la capacità del sistema immunitario di distruggere le cellule tumorali.

Le nanoparticelle di ferro possono attivare il sistema immunitario per attaccare le cellule tumorali, secondo uno studio condotto da ricercatori della Stanford University School of Medicine.

Le nanoparticelle, che sono disponibili in commercio come supplemento di ferro iniettabile ferumoxytol, sono approvati dalla Food and Drug Administration per il trattamento dell'anemia sideropenica.

Lo studio sui topi ha scoperto che il ferumossitolo induce le cellule immunitarie chiamate macrofagi associati al tumore a distruggere le cellule tumorali, suggerendo che le nanoparticelle potrebbero integrare i trattamenti antitumorali esistenti. La scoperta, descritto in un articolo pubblicato online il 26 settembre in Nanotecnologia della natura , è stato realizzato per caso durante il test se le nanoparticelle potessero fungere da cavalli di Troia infiltrando la chemioterapia nei tumori nei topi.

"È stato davvero sorprendente per noi che le nanoparticelle abbiano attivato i macrofagi in modo che abbiano iniziato ad attaccare le cellule tumorali nei topi, " ha detto Heike Daldrup-Link, dottore, che è l'autore senior dello studio e professore associato di radiologia presso la School of Medicine. "Pensiamo che questo concetto dovrebbe valere nei pazienti umani, pure."

Il team di Daldrup-Link ha condotto un esperimento che ha utilizzato tre gruppi di topi:un gruppo sperimentale che ha caricato nanoparticelle con chemio, un gruppo di controllo che ha ottenuto nanoparticelle senza chemio e un gruppo di controllo che non ha ottenuto né l'una né l'altra. I ricercatori hanno fatto l'osservazione inaspettata che la crescita dei tumori negli animali di controllo che hanno ottenuto solo nanoparticelle è stata soppressa rispetto agli altri controlli.

Rimettere in carreggiata i macrofagi

I ricercatori hanno condotto una serie di test di follow-up per caratterizzare ciò che stava accadendo. Sperimentando con le cellule in un piatto, hanno dimostrato che le cellule immunitarie chiamate macrofagi associati al tumore erano necessarie per l'attività antitumorale delle nanoparticelle; in colture cellulari senza macrofagi, le nanoparticelle di ferro non hanno avuto effetto contro le cellule cancerose.

Prima che questo studio fosse fatto, era già noto che nelle persone sane, I macrofagi associati al tumore rilevano e mangiano le singole cellule tumorali. Però, tumori di grandi dimensioni possono dirottare i macrofagi associati al tumore, facendo sì che smettano di attaccare e inizino invece a secernere fattori che promuovono la crescita del cancro.

Lo studio ha dimostrato che le nanoparticelle di ferro riportano i macrofagi al loro stato di attacco del cancro, come evidenziato dal monitoraggio dei prodotti del metabolismo dei macrofagi e dall'esame dei loro modelli di espressione genica.

Per di più, in un modello murino di cancro al seno, i ricercatori hanno dimostrato che il ferumoxytol ha inibito la crescita del tumore quando somministrato in dosi, adattato al peso corporeo, simili a quelli approvati dalla FDA per il trattamento dell'anemia. Studi precedenti avevano dimostrato che le nanoparticelle vengono metabolizzate in un periodo di circa sei settimane, e il nuovo studio ha mostrato che l'effetto antitumorale di una singola dose di nanoparticelle è diminuito in circa tre settimane.

Gli scienziati hanno anche testato se le nanoparticelle potrebbero impedire la diffusione del cancro. In un modello murino di carcinoma polmonare a piccole cellule, le nanoparticelle hanno ridotto la formazione di tumori nel fegato, un sito comune di metastasi sia nei topi che nell'uomo. In un modello separato di metastasi epatiche, il pretrattamento con nanoparticelle prima dell'introduzione delle cellule tumorali riduceva notevolmente il volume dei tumori epatici.

Potenziali applicazioni cliniche

I risultati dello studio suggeriscono diverse possibili applicazioni da testare negli studi sull'uomo, ha detto Daldrup-Link. Ad esempio, dopo un intervento chirurgico per rimuovere un tumore potenzialmente metastatico, i pazienti hanno spesso bisogno di chemioterapia, ma devono aspettare fino a quando non si riprendono dall'operazione per tollerare i gravi effetti collaterali della chemio convenzionale. Le nanoparticelle di ferro mancano degli effetti collaterali tossici della chemioterapia, suggerendo che potrebbero essere somministrati ai pazienti durante il periodo di recupero chirurgico.

"Pensiamo che questo potrebbe colmare il momento in cui il paziente è abbastanza malato dopo l'intervento chirurgico, e aiutano a prevenire la diffusione del cancro fino a quando non sono in grado di ricevere la chemioterapia, " disse Daldrup-Link.

Le nanoparticelle possono anche aiutare i malati di cancro i cui tumori non possono essere completamente rimossi. "Se rimangono delle cellule tumorali dopo l'intervento chirurgico, la situazione che i chirurghi oncologici chiamano margini positivi, pensiamo che potrebbe funzionare iniettare lì nanoparticelle di ferro, e i semi tumorali più piccoli potrebbero essere potenzialmente curati dal nostro sistema immunitario, "Daldrup-Link ha detto.

Il fatto che le nanoparticelle siano già approvate dalla FDA accelera la capacità di testare queste applicazioni nell'uomo, lei ha aggiunto.

Le nuove scoperte aiuteranno anche i ricercatori sul cancro a condurre valutazioni più accurate delle combinazioni di nanoparticelle-farmaci, ha detto Daldrup-Link. "In molti studi, i ricercatori considerano le nanoparticelle solo come veicoli di farmaci, " ha detto. "Ma possono avere effetti intrinseci nascosti che non apprezzeremo se non esaminiamo le nanoparticelle stesse".