Credito:Annelies Wauters
Con la nanotecnologia possiamo comprendere, imitare e modulare il nostro sistema immunitario. Per il suo dottorato di ricerca ricerca, Annelies Wauters ha studiato come piccoli nanocarrier possono essere utilizzati per controllare il sistema immunitario e indirizzare e attivare le cellule immunitarie per combattere le cellule tumorali. Wauters difende la sua tesi il 3 dicembre.
Negli ultimi due anni, la pandemia di COVID-19 ha attanagliato il mondo. Il rapido sviluppo e produzione di vaccini è stato, ed è attualmente, fondamentale per gli sforzi volti a frenare la diffusione del virus e ad allentare la pressione sulle strutture sanitarie. Questa pandemia ha chiaramente dimostrato l'importanza della ricerca scientifica in medicina e, in particolare, dei progressi nelle nanotecnologie e nel sistema immunitario.
Il sistema immunitario aiuta a proteggerci dagli agenti patogeni. Tuttavia, a volte anche il sistema immunitario gioca un ruolo nella progressione delle malattie. Tuttavia, è possibile fermarlo attraverso l'uso di farmaci che potenziano o moderano il sistema immunitario. Questo tipo di trattamento è noto come immunoterapia.
Sfortunatamente, alcune immunoterapie non sono sempre efficaci e spesso portano a effetti collaterali indesiderati come eruzioni cutanee, polmonite e risposte autoimmuni insolite.
Nanocarrier
I nanocarrier, che sono nanostrutture progettate per trasportare materiali come i farmaci nel corpo, possono trasportare farmaci a specifici organi e cellule del sistema immunitario. È importante sottolineare che questo tipo di approccio di nano-immunoterapia può essere più efficace e più sicuro dell'immunoterapia regolare poiché prende di mira solo le cellule di interesse.
Studi recenti hanno dimostrato che la forma dei nanocarrier gioca un ruolo nella loro interazione con il sistema immunitario. Tuttavia, non sono stati condotti studi approfonditi su questo aspetto, in parte a causa delle difficoltà nel controllare correttamente la costruzione di questi nanocarrier su scala nanometrica.
Esplorazione della forma e delle dimensioni dei nanocarrier
Per il suo dottorato di ricerca tesi, Annelies Wauters ha studiato come le dimensioni e la forma dei nanocarrier realizzati con polimeri biodegradabili possono influenzare le interazioni con il sistema immunitario e come tali nanocarrier possono essere applicati nella nanoimmunoterapia.
Per studiare l'influenza della forma e delle dimensioni dei nanocarrier, Wauters, che ha condotto la ricerca nel Bio-Organic Chemistry Group che comprende Jan van Hest e Loai Abdelmohsen, ha creato una mini-biblioteca di nanocarrier a cui ha aggiunto etichette speciali per aiutare traccia le nanostrutture in vivo.
"Abbiamo scoperto che la morfologia del nanocarrier era molto importante per quanto riguarda il modo in cui i nanocarrier erano distribuiti nei tessuti. In particolare, eravamo interessati a osservare come i nanocarrier prendessero di mira gli organi immunitari e le cellule", afferma Wauters.
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Svegliare le cellule immunitarie per la lotta della loro vita
Avendo dimostrato che i nanocarrier potrebbero essere utilizzati per colpire specifiche cellule immunitarie, Annelies Wauters e i suoi collaboratori hanno deciso di applicare le particelle per eliminare le cellule tumorali.
"Spesso, le cellule tumorali sviluppano modi per evitare le difese del sistema immunitario, come spegnere completamente le cellule immunitarie. Quindi, volevamo ribaltare la situazione sulle cellule tumorali", afferma Wauters. "In altre parole, volevamo mettere in azione le cellule immunitarie."
Ed è esattamente ciò che Wauters e i suoi colleghi hanno fatto, in collaborazione con il laboratorio Mulder. Hanno fornito un farmaco di attivazione delle cellule immunitarie nei nanocarrier, che efficacemente "svegliavano" le cellule immunitarie. Utilizzando questo approccio, sono stati in grado di rallentare la crescita del tumore in un modello murino. Inoltre, hanno intrapreso i primi passi chiave verso la sperimentazione clinica completa dei nanocarrier, dimostrando che sono efficaci e sicuri in due modelli di primati non umani.
Nanocarrier come cellule immunitarie artificiali
Infine, Wauters ha utilizzato i nanocarrier per creare cellule immunitarie artificiali, che forniscono un'alternativa più economica e meno invasiva alle attuali immunoterapie cellulari.
Con questo in mente, ha sviluppato un metodo per posizionare importanti proteine immunoattive sulla superficie dei nanocarrier in modo molto controllato.
"Abbiamo testato queste cellule immunitarie artificiali per la loro capacità di attivare le cellule immunitarie umane", sottolinea Wauters. "È stato dimostrato che la forma del nanocarrier e la quantità di proteine sulla loro superficie controllano l'attivazione delle cellule immunitarie".
Con questa ricerca, Wauters ha gettato basi importanti per la ricerca e le applicazioni future delle nanoimmunoterapie. "L'approccio dei nanocarrier potrebbe essere molto importante non solo per l'immunoterapia contro il cancro, ma anche per il trattamento di malattie autoimmuni o cardiovascolari e per lo sviluppo di vaccini", afferma Wauters.
In termini di nanocarrier, la ricerca futura esplorerà come utilizzarli per somministrare altri farmaci immunoterapeutici e studierà anche in modo più dettagliato come i farmaci che trasportano possono influenzare il sistema immunitario. Inoltre, le cellule immunitarie sintetiche saranno studiate in vivo.
La prossima tappa per Annelies Wauters è una posizione post-dottorato presso il dipartimento di immunologia dei tumori del Radboudumc, dove lavorerà sulla traduzione clinica di cellule immunitarie sintetiche per l'immunoterapia del cancro. "Sono entusiasta di questo prossimo passo nella mia carriera di ricercatore e non vedo l'ora di sviluppare nuove immunoterapie per aiutare nella lotta contro il cancro", afferma Wauters. + Esplora ulteriormente
