I ricercatori della U of T Engineering hanno scoperto che un attivo, piuttosto che passivo, processo determina quali nanoparticelle entrano nei tumori solidi. La scoperta capovolge il pensiero precedente nel campo della nanomedicina del cancro e punta verso nanoterapie più efficaci.

La teoria prevalente nella nanomedicina del cancro, un approccio che consente terapie più mirate rispetto alla chemioterapia standard, è stata che le nanoparticelle si diffondono principalmente passivamente nei tumori attraverso piccoli spazi tra le cellule nell'endotelio, che riveste la parete interna dei vasi sanguigni che supportano la crescita del tumore.

I ricercatori hanno precedentemente dimostrato che meno dell'1% dei farmaci a base di nanoparticelle in genere raggiunge i loro obiettivi tumorali. Nello studio attuale, il team ha scoperto che tra le nanoparticelle che penetrano nei tumori, più del 95% passa attraverso le cellule endoteliali, non tra gli spazi tra quelle cellule.

"Il nostro lavoro sfida il dogma di lunga data nel campo e suggerisce una teoria completamente nuova, "dice Abdullah Syed, co-autore dello studio e borsista post-dottorato nel laboratorio di Warren Chan, professore presso l'Istituto di biomateriali e ingegneria biomedica (IBBME) e il Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research.

Lo studio è stato pubblicato oggi in Materiali della natura .

"Abbiamo visto molte nanoparticelle entrare nelle cellule endoteliali dai vasi sanguigni ed uscire nel tumore in varie condizioni. Le cellule endoteliali sembrano essere gatekeeper cruciali nel processo di trasporto delle nanoparticelle".

Syed confronta le nanoparticelle con le persone che cercano di entrare in ristoranti famosi in una notte frenetica. "Alcuni ristoranti non richiedono la prenotazione, mentre altri hanno buttafuori che controllano se gli avventori hanno prenotato, " dice. "I buttafuori sono molto più comuni di quanto pensassero i ricercatori, e la maggior parte dei posti accetta solo clienti con prenotazione."

I ricercatori hanno stabilito che la diffusione passiva non era il meccanismo di ingresso con più linee di prova. Hanno preso più di 400 immagini di campioni di tessuto da modelli animali, e ha visto poche lacune endoteliali rispetto alle nanoparticelle. Hanno osservato la stessa tendenza utilizzando l'imaging fluorescente 3-D e l'imaging di animali vivi.

Allo stesso modo, hanno trovato poche lacune tra le cellule endoteliali in campioni di pazienti affetti da cancro umano.

Il gruppo ha quindi ideato un modello animale che ha completamente interrotto il trasporto di nanoparticelle attraverso le cellule endoteliali. Ciò ha permesso loro di isolare il contributo del trasporto passivo attraverso gli spazi tra le cellule endoteliali, che si è rivelato minuscolo.

I ricercatori ipotizzano diversi meccanismi attivi mediante i quali le cellule endoteliali potrebbero trasportare nanoparticelle nei tumori, compresi i meccanismi vincolanti, canali intra-endoteliali e processi non ancora scoperti, su cui stanno indagando.

Nel frattempo, i risultati hanno importanti implicazioni per le terapie a base di nanoparticelle.

"Questi risultati cambieranno il modo in cui pensiamo alla somministrazione di farmaci ai tumori utilizzando nanoparticelle, "dice Shrey Sindhwani, anche un co-autore principale del documento e un MD/Ph.D. studente nel laboratorio di Chan. "Una migliore comprensione del fenomeno del trasporto delle nanoparticelle aiuterà i ricercatori a progettare terapie più efficaci".