Prima che nuove nanoparticelle o altri nanomedicinali possano essere iniettati nel corpo umano, tutta una serie di prove deve essere condotta in laboratorio, poi nelle cellule viventi, e alla fine sugli esseri umani. Ma spesso i risultati ottenuti in vitro non assomigliano a ciò che effettivamente accade nel corpo animale o umano. Così, i ricercatori hanno riconsiderato le basi del disegno sperimentale in vitro.
In un articolo pubblicato sulla rivista Piccolo , I ricercatori dell'EPFL spiegano come è possibile evitare tali problemi sostituendo i tradizionali test statici in vitro con test dinamici che approssimano condizioni di vita complesse, paragonabili a quelle che si verificano nel sangue e nei sistemi linfatici del corpo.
I ricercatori sono stati in grado di "replicare" le diverse condizioni del corpo reale in un laboratorio, e testare il comportamento delle nanoparticelle in diversi flussi sanguigni e linfatici. Hanno anche riprodotto l'effetto "pulizia" delle nanoparticelle, che attraversano i linfonodi, "lavando" via la linfa e reiniettandoli nel siero sanguigno.
"Le attuali condizioni di incubazione sono statiche, "dice Marijana Mionic Ebersold, un ex post-doc all'EPFL, autore principale dello studio nell'ambito di un progetto Nano-Tera e attualmente lavora come collaboratore scientifico presso l'Ospedale universitario di Losanna (CHUV). "Nanoparticelle o farmaci da testare vengono accuratamente aggiunti ai fluidi e alle cellule tipicamente statici, e poi c'è un periodo di attesa in condizioni statiche prima che l'interazione e gli effetti possano essere studiati ad esempio al microscopio", aggiunge. "Nel corpo umano, i fluidi e le cellule non rimangono mai ben statici. È un ambiente estremamente dinamico e complesso. I metodi statici convenzionali in vitro non consentono quindi la traduzione dei risultati dai test in vitro a quelli in vivo".
Riprodurre le condizioni nel sistema sanguigno e linfatico
Per il loro studio, i ricercatori hanno utilizzato la corona proteica come parametro che riflette questa discrepanza in vitro/in vivo. La corona proteica si forma attorno alle nanoparticelle quando entrano in contatto con un ambiente biologico. La sua presenza influenza il comportamento delle nanoparticelle nell'organismo alterandone le proprietà chimiche, destinazione, e le loro interazioni con altre cellule.
La corona proteica è influenzata sia dal flusso che dal tipo di fluido, cioè sangue o linfa, come dimostra lo studio. "Sorprendentemente, l'influenza della linfa sulla corona proteica e sul destino delle nanoparticelle è stata finora completamente trascurata, sebbene i nanomedicinali iniettati per via sottocutanea entrino immediatamente in contatto con la linfa del paziente", dice Mioni? Ebersold.
Lo studio ha rivelato che un cambiamento sia nel flusso che nei fluidi è un fattore estremamente importante quando si tratta della formazione della corona proteica. Per esempio, le condizioni del flusso cambierebbero e la corona proteica sarebbe diversa in un paziente con problemi di pressione sanguigna diversi rispetto a una persona sana. Le nanoparticelle possono quindi comportarsi in modo molto diverso e in vari pazienti e avere effetti diversi su di essi.
I test dinamici sarebbero quindi estremamente utili per osservare la formazione della corona proteica in vari ambienti in vitro al fine di prevedere come si comporteranno infine le nanoparticelle in vivo. "Quando i risultati in vivo sono diversi dai risultati in vitro, gli scienziati tendono a dire che hanno testato la loro nanomedicina nel modello animale sbagliato o che le sostanze chimiche non erano esattamente le stesse ecc., " dice Mioni? Ebersold. "Pensiamo che il problema inizi molto prima, con i test in vitro che vengono eseguiti all'inizio della nanomedicina traslazionale:il loro design statico è ciò che spesso spiega le discrepanze con i successivi test in vivo."
