Le nanomolecole metalliche in grado di trasportare i farmaci esattamente dove sono necessari potrebbero un giorno aiutare a curare i pazienti con una malattia polmonare fatale.

Scienziati con sede presso l'Imperial College di Londra hanno testato un nuovo tipo di nanoparticelle chiamate strutture metalliche organiche (MOF) - minuscole gabbie metalliche di diametro inferiore a 100 nanometri che possono essere caricate con molecole di farmaci - che ritengono possa essere potenzialmente utilizzato per trattare i pazienti con una devastante condizione chiamata ipertensione arteriosa polmonare (PAH).

Nella PAH i vasi sanguigni dei polmoni si restringono e si ispessiscono, aumentando la pressione sanguigna e facendo lavorare sempre di più il lato destro del cuore, fino a quando alla fine fallisce. La condizione è rara ma devastante e può colpire persone di tutte le età, compresi i bambini, giovani adulti e anziani. I pazienti nella fase avanzata della malattia hanno poche opzioni di trattamento oltre al trapianto, con un tempo medio di sopravvivenza di circa cinque anni dopo la diagnosi.

Sebbene non esista una cura per la PAH, i trattamenti esistenti funzionano aprendo questi vasi sanguigni. Questi farmaci agiscono sui vasi sanguigni di tutto il corpo, però, causando la caduta della pressione sanguigna e provocando una serie di effetti collaterali, il che significa che la dose alla quale questi farmaci possono essere somministrati è limitata.

Nel loro ultimo studio, pubblicato online in Circolazione polmonare , il gruppo multidisciplinare dell'Imperial descrive come ha compiuto il primo di una serie di passaggi per sviluppare nanoparticelle in grado di fornire farmaci direttamente ai polmoni, dimostrando che le strutture di base non sono dannose per le cellule.

Professoressa Jane Mitchell, dal National Heart and Lung Institute dell'Imperial, che ha condotto la ricerca, ha dichiarato:"La speranza è che l'utilizzo di questo approccio alla fine consentirà alte concentrazioni di farmaci che già dobbiamo somministrare solo ai vasi polmonari, e ridurre gli effetti collaterali. Per i pazienti con ipertensione arteriosa polmonare, potrebbe significare che siamo in grado di trasformarlo da una condizione fatale, a una cronica gestibile."

Gabbie metalliche per somministrazione farmaci

Le minuscole strutture metalliche - composte di ferro - sono state realizzate nel laboratorio del professor Paul Lickiss e del dottor Rob Davies, dal Dipartimento di Chimica e dalla dott.ssa Nura Mohamed durante i suoi studi di dottorato all'Imperial. Dottor Mohamed, finanziato dalla Qatar Foundation, ha realizzato le strutture in modo che i farmaci esistenti usati per trattare la PAH potessero adattarsi al loro interno.

Queste strutture sono state testate in cellule polmonari umane e cellule dei vasi sanguigni, che sono state coltivate da cellule staminali nel sangue di pazienti con PAH. Il team ha scoperto che le strutture riducevano l'infiammazione e non erano tossiche per le cellule.

Ulteriori test hanno dimostrato che i MOF erano sicuri nei ratti, con animali iniettati con MOF per un periodo di due settimane che mostra pochi effetti collaterali, a parte un leggero accumulo di ferro nel fegato.

"Uno dei maggiori limiti della nanomedicina è la tossicità, alcune delle migliori strutture di nanomedicina non superano le fasi iniziali dello sviluppo poiché uccidono le cellule, " ha detto il professor Mitchell. "Abbiamo realizzato questi prototipi di MOF, e hanno dimostrato che non erano tossici per un'intera gamma di cellule polmonari umane".

I MOF sono un'area di interesse per la nanomedicina, con ingegneri che mirano a svilupparli come vettori in grado di trattenere carichi di droga, rilasciandolo in condizioni specifiche, come variazioni di pH, temperatura, o anche quando le nanostrutture vengono attirate nell'area bersaglio da magneti esterni al corpo.

Oltre alla scoperta che le loro nanostrutture di ferro non erano tossiche, il team ritiene che i MOF possano avere proprietà terapeutiche aggiuntive. C'erano prove per suggerire proprietà antinfiammatorie, con i MOF che riducono i livelli di un marker infiammatorio nei vasi sanguigni, chiamato endotelina-1, che provoca la costrizione delle arterie. Inoltre, il ferro è anche un mezzo di contrasto, il che significa che sarebbe apparso sulle scansioni dei polmoni per mostrare dove era arrivato il farmaco.

I MOF non sono ancora stati testati su pazienti, ma il prossimo passo è caricare le minuscole strutture metalliche con farmaci e trovare il modo migliore per farli indirizzare il loro carico ai polmoni. I ricercatori sono fiduciosi che, in caso di successo, l'approccio potrebbe passare a sperimentazioni per i pazienti, con un farmaco candidato pronto per il test entro i prossimi cinque anni. I MOF potrebbero essere potenzialmente erogati da un inalatore nel polmone, o somministrato per iniezione.

"In questo studio abbiamo dimostrato il principio che questo tipo di vettore ha il potenziale per essere caricato con un farmaco e mirato al polmone, " ha spiegato il professor Mitchell. "Questa è una ricerca fondamentale e mentre questo particolare MOF potrebbe non essere quello che lo rende un farmaco per il trattamento della PAH, il nostro lavoro apre l'idea che questa malattia dovrebbe essere considerata con un maggiore sforzo di ricerca per la somministrazione mirata di farmaci".