I ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison hanno sviluppato nanoparticelle che, nel laboratorio, può attivare le risposte immunitarie alle cellule tumorali. Se si dimostra che funzionano bene nel corpo come in laboratorio, le nanoparticelle potrebbero fornire un modo efficace e più conveniente per combattere il cancro.

Sono più economici da produrre e più facili da progettare rispetto agli anticorpi che sono alla base delle attuali immunoterapie, che come farmaci costano decine di migliaia di dollari al mese.

"L'immunoterapia fondamentalmente rafforza il sistema immunitario del paziente per combattere meglio le cellule tumorali, "dice Seungpyo Hong, un professore della UW-Madison School of Pharmacy. "Gli anticorpi che vengono utilizzati in questo momento sono grandi, sono costosi, sono difficili da progettare, e non sempre mostrano nemmeno il massimo livello di efficacia. Quindi volevamo esplorare altri modi per attivare il sistema immunitario".

Hong e il socio postdottorato Woo-jin Jeong hanno condotto lo studio, pubblicato online il 2 gennaio nel Giornale della Società Chimica Americana , con i collaboratori dell'Università dell'Illinois a Chicago. È la prima dimostrazione che le nanoparticelle possono agire come agenti di immunoterapia.

Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere la loro efficacia nel corpo, ma Hong ha richiesto un brevetto sulle nuove nanoparticelle e ora le sta testando su modelli animali.

Nei test contro ceppi di cancro cresciuti in laboratorio, le nanoparticelle hanno potenziato la produzione della proteina immunostimolante interleuchina-2 da parte delle cellule T, un tipo di cellula immunitaria nel corpo, di circa il 50 per cento rispetto a nessun trattamento. Erano efficaci quanto gli anticorpi. Le nanoparticelle sono state anche in grado di migliorare l'efficacia del farmaco chemioterapico doxorubicina in test simili.

Normalmente, Le cellule T producono una proteina chiamata PD-1 che agisce come un interruttore di spegnimento per le risposte immunitarie. Questo "punto di controllo" aiuta a impedire alle cellule T di attaccare in modo improprio le cellule sane.

Alcune cellule tumorali si nascondono dal sistema immunitario ingannando i checkpoint sui linfociti T. Imitano le cellule sane producendo proteine ​​chiamate PD-L1, che si legano all'interruttore di spegnimento e lasciano che i tumori si nascondano in bella vista. Diverse immunoterapie utilizzano anticorpi, proteine ​​che legano altre proteine, contro PD-1 o PD-L1 per interrompere questa connessione.

"La chiave qui è che se blocchi quel legame in modo molto efficiente, ora puoi riattivare le cellule T, così le cellule T iniziano ad attaccare le cellule tumorali, "dice Hong.

Ma un corso di quegli anticorpi, noti come inibitori del checkpoint, può costare fino a $ 100, 000 perché gli anticorpi puri sono difficili e costosi da produrre. Come questi anticorpi, le nanoparticelle che i ricercatori hanno sviluppato gommano il PD-L1 sulle cellule tumorali in modo che non possano attivare l'interruttore di spegnimento sulle cellule T. Il laboratorio di Hong ha utilizzato un approccio diverso per ottenere lo stesso effetto.

Hanno preso piccoli pezzi, o peptidi, della proteina PD-1 e le ha attaccate a nanoparticelle ramificate. Le nanoparticelle stabilizzano questi peptidi in modo che siano in grado di legarsi al PD-L1 sulle cellule tumorali in modo molto simile alla proteina PD-1 completa. Hanno anche molti rami, quindi possono contenere molte copie dei peptidi PD-1 e legarsi più fortemente a PD-L1.

In provette, le nanoparticelle si attaccavano a PD-L1 con la stessa forza degli anticorpi a grandezza naturale. Una forte connessione tra le nanoparticelle e PD-L1 significa che le cellule tumorali non possono più utilizzare queste proteine ​​per ingannare le cellule T.

Sia i peptidi che le nanoparticelle a cui sono attaccati sono semplici ed economici da produrre in laboratorio. Ed entrambi possono essere facilmente modificati e modificati, quindi la ricerca futura potrebbe essere in grado di ottimizzarli per funzionare meglio seguendo questo primo studio di prova del concetto.

"La linea di fondo è che, per la prima volta, abbiamo sviluppato questa piattaforma di nanoparticelle di peptidi per l'immunoterapia e abbiamo trovato prove evidenti che questo sistema ha un grande potenziale, " dice Hong. "Non vediamo l'ora di fare il prossimo passo".