I ricercatori dell'Università di Toronto Engineering hanno scoperto una soglia di dose che aumenta notevolmente la somministrazione di farmaci antitumorali in un tumore.

La determinazione di questa soglia fornisce un metodo potenzialmente universale per misurare il dosaggio delle nanoparticelle e potrebbe aiutare a far progredire una nuova generazione di terapie contro il cancro, imaging e diagnostica.

"È una soluzione molto semplice, aggiustando il dosaggio, ma i risultati sono molto potenti, " dice il candidato MD/Ph.D. Ben Ouyang, che ha condotto la ricerca sotto la supervisione del professor Warren Chan.

I loro risultati sono stati pubblicati oggi in Materiali della natura , fornendo soluzioni a un problema di somministrazione di farmaci precedentemente sollevato da Chan e dai ricercatori quattro anni fa in Materiali per recensioni sulla natura .

I vettori di nanotecnologia vengono utilizzati per fornire farmaci ai siti di cancro, che a sua volta può aiutare la risposta del paziente al trattamento e ridurre gli effetti collaterali negativi, come perdita di capelli e vomito. Però, in pratica, poche particelle iniettate raggiungono il sito del tumore.

Nel Materiali per recensioni sulla natura carta, il team ha esaminato la letteratura dell'ultimo decennio e ha scoperto che sulla mediana, solo lo 0,7 percento delle nanoparticelle chemioterapiche lo trasforma in un tumore mirato.

"La promessa di terapie emergenti dipende dalla nostra capacità di consegnarle al sito target, " spiega Chan. "Abbiamo scoperto un nuovo principio per migliorare il processo di consegna. Questo potrebbe essere importante per le nanotecnologie, editori di genomi, immunoterapia, e altre tecnologie".

La squadra di Chan ha visto il fegato, che filtra il sangue, come la più grande barriera alla somministrazione di farmaci con nanoparticelle. Hanno ipotizzato che il fegato avrebbe una soglia di velocità di assorbimento, in altre parole, una volta che l'organo si satura di nanoparticelle, non sarebbe in grado di tenere il passo con dosi più elevate. La loro soluzione era manipolare la dose per sopraffare le cellule filtranti di Kupffer dell'organo, che rivestono i canali del fegato.

I ricercatori hanno scoperto che iniettando una linea di base di 1 trilione di nanoparticelle nei topi, in vivo, era sufficiente per sopraffare le cellule in modo che non potessero assorbire le particelle abbastanza velocemente da tenere il passo con le dosi aumentate. Il risultato è un'efficienza di consegna del 12% al tumore.

"C'è ancora molto lavoro da fare per aumentare il 12 percento, ma è un grande passo da 0,7, " dice Ouyang. I ricercatori hanno anche testato ampiamente se le cellule di Kupffer travolgenti portassero a qualsiasi rischio di tossicità nel fegato, cuore o sangue.

"Abbiamo testato l'oro, silice, e liposomi, " dice Ouyang. "In tutti i nostri studi, non importa quanto in alto abbiamo spinto il dosaggio, non abbiamo mai visto alcun segno di tossicità".

Il team ha utilizzato questo principio di soglia per migliorare l'efficacia di una nanoparticella caricata clinicamente e caricata con chemioterapia chiamata Caelyx. La loro strategia ha ridotto i tumori del 60% in più rispetto a Caelyx da solo a una dose fissa del farmaco chemioterapico, doxorubicina.

Poiché la soluzione dei ricercatori è semplice, sperano di vedere la soglia avere implicazioni positive anche nelle attuali convenzioni sul dosaggio delle nanoparticelle per gli studi clinici sull'uomo. Calcolano che la soglia umana sarebbe di circa 1,5 quadrilioni di nanoparticelle.

"C'è una semplicità in questo metodo e rivela che non dobbiamo riprogettare le nanoparticelle per migliorare la consegna, " dice Chan. "Questo potrebbe superare un grave problema di consegna."