Nella cura del cancro, la chemioterapia è una mannaia, non un bisturi. Attaccando le cellule in rapida divisione, la chemioterapia combatte efficacemente i tumori, ma devasta anche le cellule sane nell'intestino, midollo osseo, il cuoio capelluto e altri organi, portando a gravi effetti collaterali. Queste sostanze chimiche tossiche salvano vite, ma a caro prezzo per il benessere del paziente.

Nel tentativo di far pendere la bilancia verso i lati positivi della chemioterapia, Glen Kwon, un professore presso l'Università del Wisconsin-Madison School of Pharmacy, si sta rivolgendo a nanoparticelle in grado di potenziare le proprietà terapeutiche di questi farmaci.

In un nuovo lavoro recentemente pubblicato sulla rivista ACS Nano , Il laboratorio di Kwon ha sviluppato una forma stabilizzata di un comune agente chemioterapico, gemcitabina, e lo ha racchiuso in nanoparticelle in grado di rallentarne il rilascio. Nei modelli murini di cancro del polmone umano, il farmaco migliorato ha inibito la crescita del tumore in modo più efficace rispetto alla gemcitabina standard.

"C'è stato molto clamore sulla nanotecnologia, "dice Kwon, che opera nel settore da più di 20 anni. "È un obiettivo ambizioso:indirizzare i farmaci in punti particolari del nostro corpo".

Quell'obiettivo potrebbe essere in qualche modo lontano, Kwon dice, ma le particelle che trasportano i farmaci nel corpo, note come nanocarrier, si stanno già dimostrando efficaci. "Ciò che i nanovettori possono fare è ridurre la tossicità, " lui dice.

Al lavoro con il suo studente laureato Tony Tam due anni fa, Kwon ha sviluppato un sistema migliorato per la somministrazione del farmaco chemioterapico paclitaxel, comunemente venduto come Taxol, durante il trattamento. Tam ha attaccato una corta catena di acido lattico al farmaco, che lo ha aiutato a caricare in nanocarrier realizzati, in parte, di acido lattico. Il nanocarrier è già stato utilizzato nell'uomo.

Quindi, quando si passa alla gemcitabina, Tam ha provato la stessa tattica:aggiungere catene di acido lattico e caricarlo nel nanocarrier.

"Ma la prima prova che abbiamo avuto non era affatto stabile, "dice Tam, ora uno scienziato senior alla Merck di San Francisco. Per aumentare la stabilità del farmaco, si è rivolto al lavoro di 30 anni fuori dal Giappone.

Negli anni '80, i ricercatori dell'Università di Kyoto hanno combinato catene di acido lattico identiche tranne che per una caratteristica chiave:la loro manualità. Molte molecole si presentano in forme speculari di se stesse, e quando i ricercatori giapponesi hanno combinato versioni per mancini e per destrimani di polimeri di acido lattico, i cristalli risultanti, chiamati stereocomplessi, erano molto più stabili.

Quando Tam ha prodotto stereocomplessi di acido lattico legati alla gemcitabina e li ha caricati nel nanocarrier, la stabilità del farmaco è aumentata. Rispetto alla gemcitabina attaccata solo alla forma levogira dell'acido lattico, lo stereocomplesso rilascia gemcitabina 15 volte più lentamente in una soluzione artificiale. Poiché la gemcitabina si scompone così rapidamente nel corpo, di solito viene somministrato a dosi elevate per assicurarsi che raggiunga abbastanza il tumore. Se questo sistema di nanocarrier rallentasse il rilascio nel corpo, potrebbe significare dosi più delicate.

Curiosamente, le nanoparticelle hanno assunto una forma inaspettata. Mentre nanocarrier simili avvolgono i farmaci in una sfera, le immagini scattate su scala atomica mostrano gli stereocomplessi della gemcitabina che adottano una forma allungata, forma cilindrica. Potresti impilare 10, 000 di questi cilindri, uno dopo l'altro, nello spessore di un pezzo di carta.

Nei topi che ospitano una linea di cancro del polmone non a piccole cellule di origine umana, il trattamento con i nanovettori stereocomplessi per tre settimane ha impedito ai tumori di crescere. In contrasto, i tumori sono più che raddoppiati nei topi trattati con gemcitabina standard. I topi sono stati trattati a una dose abbastanza bassa per valutare le differenze tra le forme di gemcitabina.

"In ultima analisi, il nostro obiettivo è far entrare questo negli esseri umani, "dice Kwon, aggiungendo che molti passaggi, come l'aumento della produzione e gli studi preliminari sulla sicurezza, sarà richiesto.

Con la Wisconsin Alumni Research Foundation, Kwon e Tam hanno presentato un brevetto basato sulle loro modifiche alla gemcitabina che ne ha migliorato la stabilità e il rilascio. E Kwon ha co-fondato Co-D Therapeutics, un'azienda in fase preclinica che sviluppa farmaci basati su nanovettori sulla base del suo precedente lavoro con paclitaxel.

"Questa ricerca si è basata su un ottimo lavoro di squadra nella comunità della School of Pharmacy, "dice Tam, notando che i membri di altri due laboratori della scuola hanno contribuito alla carta ACS Nano.

"La collaborazione è molto importante".