Le moderne terapie antitumorali mirano ad attaccare le cellule tumorali risparmiando i tessuti sani. Un team interdisciplinare di ricercatori dell'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e della FU Berlin ha compiuto importanti progressi in questo settore:gli scienziati hanno prodotto minuscole nanoparticelle progettate per colpire specificamente le cellule tumorali. Possono navigare direttamente verso le cellule tumorali e visualizzarle utilizzando tecniche di imaging avanzate. Sia nelle piastre di Petri che nei modelli animali, gli scienziati sono stati in grado di guidare efficacemente le nanoparticelle verso le cellule cancerose. Il prossimo passo è combinare la nuova tecnica con approcci terapeutici.

I ricercatori dell'HZDR iniziano con piccoli, nanoparticelle biocompatibili costituite dai cosiddetti poligliceroli dendritici che fungono da molecole di trasporto. "Possiamo modificare queste particelle e introdurre varie funzioni, " spiega il dott. Kristof Zarschler, ricercatore associato presso l'Istituto di ricerca sul cancro radiofarmaceutico dell'HZDR. "Per esempio, possiamo attaccare un frammento di anticorpo alla particella che si lega specificamente alle cellule tumorali. Questo frammento di anticorpo è la nostra porzione mirata che dirige la nanoparticella verso il tumore".

Il bersaglio delle nanoparticelle modificate è un antigene noto come EGFR (recettore del fattore di crescita epidermico). In alcuni tipi di cancro, come il cancro al seno o i tumori della testa e del collo, questa proteina è sovraespressa sulla superficie delle cellule. "Siamo stati in grado di dimostrare che le nostre nanoparticelle progettate interagiscono preferenzialmente con le cellule tumorali attraverso questi recettori, " conferma il dottor Holger Stephan, leader del gruppo Nanoscalic Systems presso HZDR. "Nei test di controllo con nanoparticelle simili che erano state modificate con un anticorpo non specifico, significativamente meno nanoparticelle accumulate nelle cellule tumorali".

Gli scienziati hanno studiato a fondo il comportamento delle nanoparticelle sia nelle colture cellulari che in un modello animale. Per questo scopo, hanno fornito alle nanoparticelle ulteriori caratteristiche di reporter, come spiega Kristof Zarschler:"Abbiamo utilizzato due possibilità complementari. Oltre agli anticorpi, abbiamo attaccato molecole di colorante e radionuclidi alle nanoparticelle. La molecola colorante emette nello spettro del vicino infrarosso che penetra nel tessuto e può essere visualizzata con un microscopio appropriato. Il colorante rivela quindi dove si trovano esattamente le nanoparticelle." Il radionuclide, rame-64, soddisfa uno scopo simile. Emette radiazioni rilevate da uno scanner PET (tomografia a emissione di positroni). I segnali possono quindi essere convertiti in un'immagine tridimensionale che visualizza la distribuzione delle nanoparticelle nell'organismo.

Eccellenti proprietà negli organismi viventi

Utilizzando queste tecniche di imaging, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che l'accumulo di nanoparticelle nel tessuto tumorale raggiunge un massimo di due giorni dopo la somministrazione ai topi. Le nanoparticelle marcate vengono successivamente eliminate attraverso i reni senza essere un peso per l'organismo. "Sono apparentemente ideali per dimensioni e proprietà, " dice Holger Stephan. "Le particelle più piccole vengono filtrate dal sangue in poche ore e quindi hanno solo un impatto a breve termine. Se, d'altra parte, le particelle sono troppo grandi, si accumulano nella milza, fegato o polmoni e non possono essere rimossi dal corpo attraverso i reni e la vescica." L'interazione tra le nanoparticelle con una dimensione esatta di tre nanometri e i frammenti di anticorpo attaccati ha evidentemente un'influenza positiva sulla distribuzione e ritenzione dell'anticorpo nell'organismo così come sul suo profilo di escrezione.

In esperimenti futuri, i ricercatori dell'HZDR vogliono testare se possono modificare il loro sistema per trasportare altri componenti. Kristof Zarschler descrive i piani:"Puoi prendere queste nanoparticelle e funzionalizzarle con un principio attivo. Quindi puoi consegnare un farmaco direttamente al tumore. Questo potrebbe essere un radionuclide terapeutico che distrugge le cellule tumorali". È anche possibile attaccare frammenti di anticorpi specifici per proteine ​​diverse dall'EGFR per colpire diversi tipi di cancro.