I farmaci hanno spesso effetti collaterali indesiderati. Uno dei motivi è che raggiungono non solo le cellule malsane a cui sono destinati, ma anche raggiungere e avere un impatto sulle cellule sane. Ricercatori dell'Università tecnica di Monaco (TUM), collaborando con il KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, hanno sviluppato un nano-vettore stabile per i farmaci. Uno speciale meccanismo assicura che i farmaci vengano rilasciati solo nelle cellule malate.

Il corpo umano è composto da miliardi di cellule. In caso di cancro, il genoma di molte di queste cellule viene modificato patologicamente in modo che le cellule si dividano in modo incontrollato. La causa delle infezioni virali si trova anche all'interno delle cellule colpite. Durante la chemioterapia, ad esempio, i farmaci sono usati per cercare di distruggere queste cellule. Però, la terapia ha un impatto su tutto il corpo, danneggiando anche le cellule sane e provocando effetti collaterali che a volte sono piuttosto gravi.

Un team di ricercatori guidato dal Prof. Oliver Lieleg, Professore di Biomeccanica e membro della TUM Munich School of BioEngineering, e il Prof. Thomas Crouzier del KTH ha sviluppato un sistema di trasporto che rilascia gli agenti attivi dei farmaci solo nelle cellule colpite. "I trasportatori di farmaci sono accettati da tutte le cellule, "Spiega Lieleg. "Ma solo le cellule malate dovrebbero essere in grado di innescare il rilascio dell'agente attivo".

Il DNA sintetico mantiene chiusi i trasportatori di farmaci

Gli scienziati hanno ora dimostrato che il meccanismo funziona in sistemi modello di tumore basati su colture cellulari. Per prima cosa hanno confezionato i principi attivi. Per questo scopo, usavano le cosiddette mucine, l'ingrediente principale del muco che si trova ad esempio sulle mucose della bocca, stomaco e intestino. Le mucine sono costituite da uno sfondo proteico a cui sono ancorate le molecole di zucchero. "Dal momento che le mucine si trovano naturalmente nel corpo, le particelle di mucina aperte possono essere successivamente scomposte dalle cellule, "dice Lieleg.

Un'altra parte importante del pacchetto si trova naturalmente anche nel corpo:acido desossiribonucleico (DNA), il portatore delle nostre informazioni genetiche. I ricercatori hanno creato sinteticamente strutture di DNA con le proprietà che desideravano e le hanno legate chimicamente alle mucine. Se ora si aggiunge glicerolo alla soluzione contenente le molecole di DNA della mucina e il principio attivo, la solubilità delle mucine diminuisce, si piegano e racchiudono l'agente attivo. I filamenti di DNA si legano tra loro e quindi stabilizzano la struttura in modo che le mucine non possano più dispiegarsi.

La serratura della chiave

Le particelle stabilizzate dal DNA possono essere aperte solo con la "chiave" giusta per rilasciare nuovamente le molecole di agente attivo incapsulate. Qui i ricercatori usano quelle che vengono chiamate molecole di microRNA. L'RNA o acido ribonucleico ha una struttura molto simile a quella del DNA e svolge un ruolo importante nella sintesi delle proteine ​​da parte dell'organismo; può anche regolare altri processi cellulari.

"Le cellule cancerose contengono filamenti di microRNA la cui struttura conosciamo con precisione, " spiega Ceren Kimna, autore principale dello studio. "Per usarli come chiavi, abbiamo modificato il blocco di conseguenza progettando meticolosamente i filamenti di DNA sintetici che stabilizzano le nostre particelle di supporto del farmaco." I filamenti di DNA sono strutturati in modo tale che il microRNA possa legarsi ad essi e, di conseguenza, rompere i legami esistenti che stabilizzano la struttura I filamenti di DNA sintetico nelle particelle possono anche essere adattati alle strutture di microRNA che si verificano con altre malattie come il diabete o l'epatite.

L'applicazione clinica del nuovo meccanismo non è stata ancora testata; prima sono necessarie ulteriori indagini di laboratorio con sistemi modello tumorali più complessi. I ricercatori hanno anche in programma di studiare ulteriormente la modifica di questo meccanismo per rilasciare agenti attivi al fine di migliorare le terapie antitumorali esistenti.