I ricercatori della comunità della nanomedicina contro il cancro discutono se l'uso di strutture minuscole, chiamate nanoparticelle, può fornire meglio la terapia farmacologica ai tumori in modo passivo, consentendo alle nanoparticelle di diffondersi nei tumori e di rimanere in posizione, o attivamente, aggiungendo una molecola antitumorale mirata per legarsi a specifici recettori delle cellule tumorali e, in teoria, mantenere la nanoparticella nel tumore più a lungo. Ora, una nuova ricerca sui tumori umani e murini nei topi da parte dei ricercatori del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center suggerisce che la questione è ancora più complicata.

Studi di laboratorio che testano entrambi i metodi in sei modelli di cancro al seno; cinque linee cellulari di cancro umano e un cancro di topo in topi con tre varianti del sistema immunitario hanno scoperto che le nanoparticelle ricoperte di trastuzumab, un farmaco che prende di mira le cellule del cancro al seno positive al recettore 2 del fattore di crescita epidermico umano (HER2), sono stati meglio trattenuti nei tumori rispetto alle semplici nanoparticelle, anche nei tumori che non esprimevano la proteina HER2 pro-crescita. Però, le cellule immunitarie dell'ospite esposte alle nanoparticelle hanno indotto una risposta immunitaria antitumorale attivando le cellule T che hanno invaso e rallentato la crescita del tumore.

Una descrizione dell'opera sarà pubblicata il 25 marzo in Progressi scientifici .

"È noto da tempo che le nanoparticelle, quando iniettato nel flusso sanguigno, vengono captati da macrofagi simili a spazzini e da altre cellule del sistema immunitario, " spiega l'autore senior dello studio Robert Ivkov, dottorato di ricerca, M.Sc., professore associato di oncologia delle radiazioni e scienze delle radiazioni molecolari presso il Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center della Johns Hopkins. "Molti ricercatori nel campo si sono concentrati sul tentativo di ridurre le interazioni con le cellule immunitarie, perché hanno cercato di aumentare il tempo di circolazione delle nanoparticelle e la loro ritenzione nelle cellule tumorali. Ma il nostro studio dimostra che le cellule immunitarie nel tumore si raccolgono e reagiscono alle particelle in modo tale da stimolare una risposta antitumorale. Questo potrebbe avere il potenziale per andare oltre la somministrazione di farmaci verso lo sviluppo di immunoterapie contro il cancro".

I ricercatori hanno condotto alcuni esperimenti in vitro nel loro studio. Primo, hanno applicato alcune nanoparticelle di ossido di ferro rivestite di amido e altre rivestite di trastuzumab a cinque linee cellulari di cancro al seno umano, scoprendo che la quantità di legame tra le nanoparticelle rivestite di trastuzumab e le cellule dipendeva da quanto le cellule tumorali esprimevano l'oncogene HER2. Nelle persone, I tumori al seno HER2-positivi sono tra i più resistenti alla chemioterapia standard. Trastuzumab, venduto sotto il nome di Herceptin, mira alle cellule tumorali HER2-positive e attiva anche il sistema immunitario.

Le risposte sono state sorprendentemente diverse nei modelli animali, riferiscono i ricercatori. In esperimenti separati, il team ha utilizzato le nanoparticelle in due ceppi immunodeficienti di topi innestati con cellule di cinque linee cellulari di cancro al seno umano:due HER2 negative e tre HER2 positive. Quando hanno studiato i tumori degli animali 24 ore dopo, hanno notato che le nanoparticelle rivestite con trastuzumab sono state trovate in una concentrazione da due a cinque volte maggiore delle nanoparticelle semplici in tutti i tipi di tumori, indipendentemente dal fatto che abbiano espresso la proteina HER2. Hanno anche scoperto che la quantità di nanoparticelle rivestite di trastuzumab era ancora maggiore (dieci volte) nei topi che avevano un sistema immunitario completamente funzionante e portavano tumori derivati ​​dal topo.

Ciò ha portato i ricercatori a sospettare che il sistema immunitario degli animali ospiti stesse interagendo fortemente con le nanoparticelle e svolgesse un ruolo nel determinare la ritenzione delle particelle nel tumore, se è stato aggiunto o meno un farmaco.

Altri esperimenti, riporta la squadra, ha rivelato che le cellule immunitarie associate al tumore erano responsabili della raccolta delle nanoparticelle, e che i topi allevati con un sistema immunitario intatto conservavano più nanoparticelle rivestite di trastuzumab rispetto ai topi allevati senza un sistema immunitario completamente funzionante.

Inoltre, cellule immunitarie infiammatorie nelle immediate vicinanze dei tumori, o microambiente, catturato più nanoparticelle rivestite rispetto a quelle semplici. Finalmente, in una serie di esperimenti di 30 giorni, i ricercatori hanno scoperto che l'esposizione alle nanoparticelle ha inibito la crescita del tumore da tre a cinque volte più dei controlli, e aumento delle cellule T cancerogene CD8-positive nei tumori. Sorprendentemente, Ivkov nota, la risposta di attivazione immunitaria antitumorale è stata ugualmente efficace con l'esposizione a nanoparticelle semplici o rivestite di trastuzumab. I topi con cellule T difettose non hanno mostrato inibizione della crescita del tumore. I ricercatori affermano che ciò ha dimostrato che l'esposizione sistemica alle nanoparticelle può causare una risposta immunitaria sistemica dell'ospite che porta alla stimolazione immunitaria anti-cancro, e non richiede che le nanoparticelle siano all'interno dei tumori.

"Globale, il nostro lavoro suggerisce che esistono complesse interdipendenze tra le risposte immunitarie dell'ospite e del tumore all'esposizione alle nanoparticelle, Ivkov afferma. "Questi risultati offrono interessanti possibilità per esplorare il 'targeting' delle nanoparticelle del microambiente immunitario del tumore. Dimostrano anche un nuovo entusiasmante potenziale per sviluppare nanoparticelle come piattaforme per terapie immunitarie contro il cancro".

I ricercatori affermano che intendono anche studiare se gli stessi tipi di risposte immunitarie possono essere generati per condizioni non cancerose, come le malattie infettive.