Un enigma del cancro è la capacità del tumore di usare i nostri corpi come scudi umani per deviare il trattamento. I tumori crescono tra i tessuti e gli organi normali, spesso dando ai medici poche opzioni se non danneggiare, avvelenare o rimuovere parti sane del nostro corpo nel tentativo di sconfiggere il cancro con un intervento chirurgico, chemioterapia o radiazioni.

Ma in un articolo pubblicato il 27 settembre sulla rivista Piccolo , scienziati dell'Università di Washington descrivono un nuovo sistema per racchiudere i farmaci chemioterapici all'interno di minuscoli, pacchetti sintetici "nanocarrier", che potrebbero essere iniettati nei pazienti e smontati nel sito del tumore per rilasciare il loro carico tossico.

Il gruppo, guidato dal professore UW di scienza dei materiali e ingegneria Miqin Zhang, non è il primo a lavorare sui nanovettori. Ma il pacchetto di nanocarrier sviluppato dal team di Zhang è un ibrido di materiali sintetici, che conferisce al nanocarrier la capacità unica di traghettare non solo farmaci, ma anche minuscole particelle fluorescenti o magnetiche per macchiare il tumore e renderlo visibile ai chirurghi.

"Il nostro sistema di nanocarrier è davvero un ibrido che risponde a due esigenze:somministrazione di farmaci e imaging del tumore, "disse Zhang, chi è autore senior sulla carta. "Primo, questo nanocarrier può somministrare farmaci chemioterapici e rilasciarli nell'area del tumore, che risparmia i tessuti sani dagli effetti collaterali tossici. Secondo, carichiamo il nanocarrier con materiali per aiutare i medici a visualizzare il tumore, utilizzando un microscopio o una risonanza magnetica."

Il loro nanocarrier ibrido si basa su anni di ricerca sui tipi di materiali sintetici che potrebbero confezionare farmaci per la consegna in una parte specifica del corpo di un paziente. In precedenti tentativi, gli scienziati spesso provano prima a creare un nanocarrier vuoto con un materiale sintetico. Una volta assemblato, caricherebbero il nanocarrier con un farmaco terapeutico. Ma questo approccio era inefficiente, e comportava un alto rischio di danneggiare i fragili farmaci e renderli inefficaci.

"La maggior parte dei farmaci chemioterapici ha strutture complesse, essenzialmente, sono molto fragili e non servono a niente se si rompono quando raggiungono il tumore, " disse Zhang.

Il team di Zhang ha aggirato questo problema progettando un nanocarrier che potesse essere assemblato e caricato contemporaneamente. Il loro approccio è simile alla posa del carico all'interno di un container anche se le pareti del container, pavimento e tetto vengono assemblati e imbullonati insieme.

Questa tecnica di "carico durante l'assemblaggio" ha anche permesso al team di Zhang di incorporare più componenti chimici nella struttura del nanocarrier, che potrebbe aiutare a mantenere il carico in posizione e rendere il tumore facile da visualizzare in contesti clinici.

Il loro nanocarrier sfoggia un nucleo di ossido di ferro, che fornisce struttura ma può anche essere utilizzato come agente di imaging nelle scansioni MRI. Un guscio di silice circonda il nucleo, ed è stato progettato per impilare in modo efficiente il farmaco chemioterapico paclitaxel. Hanno anche incluso lo spazio nel nanocarrier per i punti di carbonio, minuscole particelle che possono "macchiare" il tessuto e renderlo più facile da vedere al microscopio, aiutare i medici a risolvere i confini tra tessuto canceroso e tessuto sano per ulteriori trattamenti o interventi chirurgici. L'intensità di molti agenti di imaging svanisce nel tempo, ma Zhang ha detto che questo nanocarrier può fornire immagini durature per mesi.

Eppure, nonostante tenga così tanto carico, i nanocarrier a pieno carico sono meno dello spessore di un foglio di carta per notebook.

Il guscio di silice mantiene i nanocarrier a tenuta stagna. Inoltre, non interferiscono con i tessuti sani, come ha dimostrato il team di Zhang iniettando in topi sani nanocarrier vuoti o nanocarrier carichi di droga. Cinque giorni dopo l'iniezione, hanno controllato organi vitali nei topi per prove di tossicità e non ne hanno trovati.

"Ciò indicherebbe che i nanovettori stessi non innescano una reazione avversa nel corpo, e che i nanovettori caricati tengono il loro carico tossico protetto dal corpo, " disse Zhang.

Il team di UW ha anche progettato i nanovettori in modo che possano essere facilmente smontati una volta raggiunta la posizione desiderata. Un leggero riscaldamento dalla luce infrarossa di basso livello era sufficiente per far rompere i nanocarrier e scaricare il loro carico, che è qualcosa che i medici potrebbero applicare al sito del tumore durante il trattamento.

Come test finale dell'efficacia del nanocarrier, Il team di Zhang si è rivolto ai topi con una forma di cancro trasmissibile. I topi a cui hanno iniettato nanocarrier vuoti non hanno mostrato alcuna riduzione delle dimensioni del tumore. Ma i tumori si sono ridotti in modo significativo nei topi iniettati con nanocarrier caricati con paclitaxel. Hanno visto un effetto simile sulle cellule tumorali umane coltivate e testate in laboratorio.

"Questi risultati mostrano che i nanovettori possono consegnare il loro carico intatto al sito del tumore, " ha detto Zhang. "E mentre abbiamo progettato questo nanocarrier specificamente per ospitare paclitaxel, è possibile adattare questa tecnica ad altri farmaci".

Ci sono ancora montagne da scalare prima che questa tecnologia si dimostri sicura ed efficace per gli esseri umani. Ma Zhang spera che l'approccio della sua squadra e i risultati promettenti accelereranno l'ascesa.