Gli scienziati della Johns Hopkins hanno creato una nanoparticella che trasporta due diversi anticorpi in grado di disattivare contemporaneamente le proprietà difensive delle cellule tumorali attivando una robusta risposta immunitaria antitumorale nei topi. Esperimenti con il piccolo, "immunoswitch" a doppio compito ha scoperto che è in grado di rallentare drasticamente la crescita del melanoma del topo e del cancro del colon e persino di sradicare i tumori negli animali da esperimento, riferiscono i ricercatori.

Le scoperte, descritto online il 7 giugno in ACS Nano , potrebbe portare a modi per aumentare l'efficacia e la promessa delle immunoterapie nelle persone con cancro, dicono gli inquirenti.

"Le immunoterapie hanno un potenziale significativo e tuttavia margini di miglioramento, " dice Jonathan P. Schneck, M.D., dottorato di ricerca, professore di patologia presso l'Istituto per l'ingegneria cellulare della Johns Hopkins University School of Medicine e membro del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center. "Il miglioramento qui è stato quello di fare, per la prima volta, una nanoparticella in grado di interagire contemporaneamente con più tipi di cellule nel complesso microambiente tumorale, aumentando notevolmente la sua efficacia."

Schneck e la co-leader dello studio Alyssa K. Kosmides, uno studente laureato nel suo laboratorio, spiegare che diversi trattamenti contro il cancro progettati per stimolare il sistema immunitario di un paziente a combattere la malattia sono stati approvati dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti, compresi tre noti come inibitori del checkpoint. Questi farmaci aiutano a superare la capacità delle cellule tumorali di eludere il sistema immunitario di una persona utilizzando anticorpi per spegnere le proteine ​​sulle superfici delle cellule tumorali che le nascondono dalle cellule immunitarie.

Però, fanno notare, finora gli inibitori del checkpoint funzionano solo in un numero relativamente limitato di pazienti e contro un piccolo numero di tumori. Studi di follow-up mostrano che i tassi di risposta complessivi contro il melanoma, cancro alla vescica, Il linfoma di Hodgkin e il cancro del polmone non a piccole cellule sono circa il 30 percento, e tassi di risposta completi, con conseguente eradicazione dei tumori di un paziente, sono inferiori al 5 per cento.

Ma combinare più forme di immunoterapia in dosi sufficientemente elevate da essere efficaci può causare gravi, anche in pericolo di vita, effetti collaterali.

Per il loro studio, i ricercatori della Johns Hopkins hanno combinato due diverse strategie di immunoterapia su nanoparticelle artificiali circa 1, 000 volte più piccolo di diametro di un capello umano, simili alle piattaforme di somministrazione di farmaci già in uso in alcune terapie antitumorali, comprese le chemioterapie come Doxil, Abraxane e Myocet.

Le nanoparticelle hanno chiari vantaggi rispetto al farmaco libero, Kosmide spiega, come la loro "migliore permeabilità e effetto di ritenzione, " che fa sì che le particelle nanometriche vengano assorbite più facilmente dalle cellule tumorali che dalle cellule sane. Inoltre, ogni particella può contenere dozzine di anticorpi contemporaneamente, che aumenta notevolmente la concentrazione locale di anticorpi. Questo li rende più efficaci e riduce le possibilità di effetti collaterali, lei dice.

"Le nanoparticelle forniscono più soldi per il tuo dollaro, " dice Schneck.

Usando particelle di ferro paramagnetiche di circa 100 nanometri di diametro, i ricercatori hanno posizionato su di loro due diversi tipi di anticorpi:uno blocca una proteina chiamata ligando di morte programmata 1 (PD-L1), che le cellule cancerose usano per nascondersi dalle cellule immunitarie; un altro che stimola le cellule T, un tipo di cellula immunitaria che combatte il cancro. Combinando queste due funzioni, Schneck spiega, l'obiettivo era spegnere efficacemente la capacità di inibizione immunitaria di un tumore e contemporaneamente attivare la capacità di attacco del sistema immunitario.

Nei topi a cui sono state iniettate cellule di melanoma di topo, che si è trasformato in tumori nel corso di diversi giorni, solo i topi che hanno successivamente ricevuto le particelle "immunoswitch" avevano significativamente ritardato la crescita del tumore e una sopravvivenza più lunga rispetto a quelli che avevano ricevuto i trattamenti di controllo o nessun trattamento.

Nello specifico, i topi trattati con immunoswitch avevano tumori quasi il 75% più piccoli degli animali che non hanno ricevuto alcun trattamento, mentre l'anticorpo solubile ha ridotto la crescita del tumore solo di circa il 25%. La metà dei topi trattati con immunoswitch era ancora viva dopo 30 giorni, considerando che tutti i topi non trattati sono morti entro il giorno 22.

"Le particelle di immunoswitch a doppio effetto erano chiaramente più efficaci di una miscela di nanoparticelle che miravano ciascuna a una sola proteina e agivano in modo sinergico, ma non sappiamo ancora perché, " dice Schneck. "Può essere che il successo delle particelle di immunoswitch derivi dal portare le cellule T e le loro cellule tumorali mirate in stretta vicinanza".

I ricercatori affermano di aver trovato risultati ancora più drammatici in un modello murino di cancro al colon. In quegli esperimenti, circa la metà dei topi ha avuto una regressione completa dei tumori e circa il 70% potrebbe essere considerato sopravvissuto a lungo termine, vivere più di 55 giorni.

Alla ricerca del meccanismo alla base degli effetti positivi delle particelle di immunoswitch, ulteriori esperimenti hanno dimostrato che le particelle sembrano avvicinare più facilmente le cellule cancerose e le cellule immunitarie che le combattono, fornendo una sinergia che non è possibile nemmeno con gli stessi due anticorpi su particelle separate. Le particelle di immunoswitch sono state trattenute anche nelle cellule tumorali significativamente più a lungo degli anticorpi solubili, offrendo loro più tempo per lavorare, Schneck e Kosmides dicono.

I ricercatori aggiungono che intendono lavorare per migliorare le particelle di immunoswitch cercando combinazioni più efficaci di anticorpi da includere sulla piattaforma. Poiché le particelle sono magnetiche, hanno anche in programma di testare se i risultati possono essere migliorati utilizzando magneti per guidare le particelle e mantenerle nel sito del tumore.