I ricercatori della Johns Hopkins riferiscono che un tipo di biodegradabile, Le nanoparticelle ingegnerizzate in laboratorio che hanno modellato possono fornire con successo un "gene del suicidio" alle cellule tumorali cerebrali pediatriche impiantate nel cervello dei topi. Le nanoparticelle di poli(beta-ammino estere), noti come PBAE, facevano parte di un trattamento che utilizzava anche un farmaco per uccidere le cellule e prolungare la sopravvivenza degli animali da esperimento.

Nel loro studio, descritto in un rapporto pubblicato a gennaio 2020 sulla rivista Nanomedicina:nanotecnologia, Biologia e Medicina , i ricercatori avvertono che per motivi di sicurezza e biologici, è improbabile che il virus dell'herpes simplex del virus del suicidio di tipo I timidina chinasi (HSVtk), che rende le cellule tumorali più sensibili agli effetti letali del farmaco antivirale ganciclovir, possa essere l'esatta terapia usata per trattare il medulloblastoma umano e il teratoide atipico/ tumori rabdoidi (AT/RT) nei bambini.

I cosiddetti "geni del suicidio" sono stati studiati e utilizzati nei trattamenti contro il cancro per più di 25 anni. Il gene HSVtk produce un enzima che aiuta a ripristinare la funzione di soppressione del tumore naturale.

Nello specifico, gli esperimenti hanno scoperto che una combinazione del gene del suicidio e del ganciclovir somministrati mediante iniezione intraperitoneale ai topi ha ucciso più del 65% dei due tipi di cellule tumorali cerebrali pediatriche. La combinazione è stata deliberatamente "trasfettata" con il gene sette giorni dopo che la terapia con nanoparticelle è stata utilizzata per fornire il materiale genetico. I topi portatori di un tumore di tipo AT/RT hanno vissuto il 20% in più dopo aver ricevuto il trattamento:42 giorni, rispetto a 35 giorni per i topi non trattati. Quelli con un tumore di tipo medulloblastoma di gruppo 3 impiantato nel cervello hanno vissuto il 63% in più, sopravvivere 31 giorni rispetto ai 19 giorni dei topi non trattati.

"È un entusiasmante modo alternativo per essere in grado di somministrare la terapia genica a un tumore in modo selettivo che colpisca solo le cellule tumorali, "dice Eric Jackson, M.D., professore associato di neurochirurgia presso la Johns Hopkins University School of Medicine. "La nostra idea ora è quella di trovare altri collaboratori che potrebbero avere una terapia genica che secondo loro funzionerebbe bene per uccidere questi tumori".

Il medulloblastoma e l'AT/RT sono due delle neoplasie cerebrali pediatriche più frequenti e mortali. Trattamenti tradizionali, comprese le radiazioni, può danneggiare i tessuti sani e il tumore, e può produrre effetti collaterali sullo sviluppo di lunga durata nei bambini in crescita, rendendo fondamentale trovare nuove terapie, note di Jackson.

La terapia genica che prende di mira solo le cellule tumorali è una promettente via di trattamento, ma molti metodi di terapia genica utilizzano un virus modificato per fornire i loro carichi terapeutici di DNA, un metodo che potrebbe non essere sicuro o adatto all'uso pediatrico. "Molti di questi virus sono sicuri se hai un sistema immunitario maturo, ma in pazienti molto giovani con un sistema immunitario più fragile, un sistema di trasmissione di virus può comportare rischi aggiuntivi, "dice Jackson.

Per affrontare questo problema, Jackson ha collaborato con Jordan Green, dottorato di ricerca, un ricercatore presso il Johns Hopkins Kimmel Cancer Center Bloomberg~Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy, direttore del Johns Hopkins Biomaterials and Drug Delivery Laboratory e professore di ingegneria biomedica, trovare un diverso tipo di vettore per la terapia genica. Green e i suoi colleghi hanno sviluppato la classe PBAE di nanoparticelle polimeriche, che può essere progettato per legare e trasportare il DNA.

I PBAE biodegradabili vengono iniettati in una massa tumorale dove rilasciano in modo sicuro il loro carico di DNA dopo essere stati ingeriti dalle cellule tumorali. In studi precedenti che utilizzavano particelle simili per somministrare la terapia genica ai tumori cerebrali adulti e ai tumori epatici in colture cellulari e nei roditori, Green e i suoi colleghi hanno scoperto che le nanoparticelle colpiscono preferenzialmente le cellule tumorali rispetto alle cellule sane.

Il meccanismo che consente alle particelle di colpire preferenzialmente le cellule tumorali è ancora in fase di studio, ma Green pensa che "la superficie chimica della particella stia probabilmente interagendo con le proteine ​​che si trovano sulla superficie di alcuni tipi di cellule cancerose".

Green e i suoi colleghi hanno alterato le nanoparticelle per colpire le due neoplasie pediatriche. "Apportando piccole modifiche chimiche ai polimeri che compongono le nanoparticelle, possiamo modificare significativamente l'assorbimento cellulare in particolari tipi di cellule cancerose, e la successiva consegna del gene al citosol, in modo cellulare specifico, "dice Verde.

Jackson afferma di sperare che le nanoparticelle possano essere utilizzate per fornire una varietà di trattamenti basati sui geni, comprese le terapie che alterano i livelli di espressione dei geni, accendi e spegni del tutto i geni, o sensibilizzare le cellule ad altre terapie, a seconda delle specifiche del tumore di un paziente. "In alcuni modi, siamo ancora nella fase di scoperta di quali geni colpire" nel medulloblastoma e nell'AT/RT, lui dice.

Le nanoparticelle "possono trasportare geni più grandi di quelli che possono essere trasportati da un virus, e può trasportare combinazioni di geni, " dice Green. "È una piattaforma che non ha limitazioni sulle dimensioni del carico da consegnare, o limitazioni relative all'immunogenicità o alla tossicità. E, è più facile da produrre di un virus."