I chimici finanziati dal SNSF hanno creato un nuovo composto per la somministrazione flessibile di farmaci che si rivolge specificamente alle cellule del cancro alla prostata. Incorporando quattro diverse molecole, il composto impedisce alle cellule tumorali di moltiplicarsi, può essere rilevato dall'imaging medico e ha una capacità di resistenza nel flusso sanguigno.

Generalmente, un farmaco viene somministrato indiscriminatamente e la maggior parte di esso non raggiunge i tessuti malati. L'obiettivo della medicina di precisione è aumentare l'efficacia delle sostanze terapeutiche somministrandole solo al target appropriato. Ciò richiede un sistema di somministrazione dei farmaci personalizzato. Un team finanziato dal Fondo nazionale svizzero per la scienza ha sviluppato un nuovo approccio basato sui nanoflakes di grafene, che sono pezzi estremamente piccoli di grafene (una disposizione atomica sottile regolare di atomi di carbonio). Hanno aggiunto diversi tipi di molecole a singoli nanoflakes per trasformarli in un sistema personalizzato per la somministrazione di farmaci. I risultati sono pubblicati Scienze chimiche .

Come i mattoncini Lego

Il team di Jason Holland presso l'Università di Zurigo è riuscito ad attaccare quattro tipi di molecole a singoli nanoflakes di grafene per conferire loro capacità specifiche:trasportare un farmaco antitumorale, consegnandolo solo a determinate cellule cancerose, rendendolo visibile mediante imaging medico e prolungandone la permanenza nel flusso sanguigno. In un secondo passaggio, il team ha testato ogni funzionalità per verificare che il nuovo composto funzioni come previsto.

"Il nostro lavoro dimostra come utilizzare i nanoflakes di grafene come meccanismo di consegna universale, " spiega la dottoranda Jennifer Lamb, primo autore della pubblicazione. "Possono essere usati come impalcature su cui aggiungere componenti personalizzati, un po' come i mattoncini Lego. Ciò è possibile grazie alla loro struttura chimica:il bordo del fiocco è costituito da gruppi carbossilici, CO2H, dove possono essere attaccate molecole aggiuntive".

Nuovi composti contro il cancro

Primo, i collaboratori dell'University College di Londra hanno prodotto i nanoflakes di grafene da nanotubi di carbonio. Quindi il team di Zurigo ha attaccato quattro molecole a singoli fiocchi. La prima molecola, ispinesib, è un farmaco attualmente in fase di sviluppo che arresta la mitosi (divisione cellulare) e quindi impedisce la crescita dei tumori. La seconda molecola è un peptide che si lega agli antigeni di membrana specifici della prostata (PSMA), che sono sovraespressi nelle cellule del cancro alla prostata. La terza molecola (DFO) è una molecola a gabbia che cattura efficacemente il gallio radioattivo, un isotopo abitualmente utilizzato nella scansione PET (tomografia a emissione di positroni). Questa tecnica standard di imaging medico aiuta prima a diagnosticare il cancro alla prostata e poi a garantire che il composto venga consegnato ai tessuti malati. Finalmente, i ricercatori hanno fatto interagire il composto con l'albumina nel sangue; questo impedisce il suo rapido filtraggio da parte del rene e aumenta il tempo di permanenza in circolo.

In un secondo passaggio, il team ha testato il nuovo composto. Studi condotti su colture di cellule di cancro alla prostata hanno mostrato che la loro divisione e crescita sono state effettivamente fermate. Nei topi vivi, L'imaging PET ha mostrato che il composto si accumula nei tessuti malati, ma non abbastanza a lungo, dice Agnello:"Per la loro piccola taglia, i costrutti sono ancora espulsi troppo rapidamente per un effetto terapeutico prolungato. Ma i nostri esperimenti hanno mostrato modi per influenzare l'escrezione di farmaci modificando la struttura del grafene." Il team sta ora sperimentando altre combinazioni che coinvolgono anticorpi invece di piccoli peptidi:gli anticorpi si legano meglio alle cellule tumorali, e la loro dimensione maggiore dovrebbe farli rimanere più a lungo nel flusso sanguigno.

"La nostra ricerca è fondamentale, e sarà necessario molto più lavoro per sviluppare un nuovo farmaco, ", afferma il leader del progetto Jason Holland. "Ma i nostri risultati aprono nuove strade promettenti per il trattamento di precisione oncologico e per la teranostica. Questa combinazione di agenti terapeutici e strumenti diagnostici può aiutare a garantire che il trattamento sia appropriato per la malattia, e per il paziente".