Figura 1:Le nanoparticelle iniettate direttamente nella massa cancerosa vengono distribuite in tutto il tumore ed entrano nelle cellule tumorali, danneggiando il loro DNA senza influenzare negativamente altri organi. Credito:Hiroki Kato et al.
Gli scienziati del Dipartimento di medicina nucleare e cinetica tracciante dell'Università di Osaka hanno sviluppato un nuovo sistema per la radioterapia mirata del cancro che utilizza nanoparticelle d'oro etichettate con astato-211. A causa della portata limitata e dell'emivita della radiazione, insieme alla localizzazione delle nanoparticelle, è molto meno probabile che le cellule sane vengano danneggiate. Questo lavoro può portare a trattamenti contro il cancro efficaci senza gli effetti collaterali delle tecniche attuali.
La brachiterapia è un metodo di trattamento del cancro che utilizza una sorgente radioattiva sigillata chiamata "seme" impiantata direttamente all'interno del corpo del paziente. È stato scoperto che è efficace per alcuni tumori della prostata, della testa, del collo e del cervello, tra gli altri. Tuttavia, come altre forme di radioterapia, anche la brachiterapia può causare gravi effetti collaterali, come vomito o mal di testa. Sono necessari metodi più sofisticati per prendere di mira le radiazioni per massimizzare l'efficacia del trattamento risparmiando le cellule sane.
Ora, un team di scienziati guidato dall'Università di Osaka ha utilizzato "nanosemi" di nanoparticelle d'oro contenenti un isotopo radioattivo per garantire che la radiazione fosse localizzata solo nelle cellule tumorali. L'astato-211 è un isotopo instabile dell'elemento astato che contiene un neutrone in più. Questo fa sì che subisca un decadimento radioattivo mentre emette particelle alfa. A causa delle loro grandi dimensioni, le particelle alfa in rapido movimento possono causare rotture fatali del doppio filamento nel DNA delle cellule tumorali pur rimanendo vicino alla sorgente di radiazione. Inoltre, poiché l'emivita dell'astato-211 è così breve, circa 7 ore, diventerà inattiva molto prima che le nanoparticelle possano penetrare nei tessuti sani. Ciò consente di somministrare grandi dosi terapeutiche senza causare gravi effetti collaterali. "Abbiamo sviluppato un nuovo trattamento del cancro sicuro e potente utilizzando nanoparticelle d'oro con astato-211, che emette raggi alfa che danneggiano fortemente il DNA bersaglio ma hanno una portata molto breve all'interno del corpo", spiega il primo autore Hiroki Kato.
Figura 2:Le nanoparticelle d'oro (rosse) vengono interiorizzate dalle cellule e si accumulano attorno al nucleo (blu). Credito:Hiroki Kato et al.
Utilizzando modelli di ratto o topo, le nanoparticelle sono state iniettate direttamente nei tumori. Il team ha scoperto che le nanoparticelle sono entrate nelle cellule tumorali ma non si sono diffuse ad altri organi durante un periodo di tempo equivalente a sei emivite radioattive. Allo stesso tempo, le nanoparticelle erano altamente tossiche per le cellule tumorali. "Abbiamo dimostrato che la crescita del tumore può essere fortemente soppressa iniettando questo nanofarmaco direttamente nel tumore", afferma l'autore senior Koichi Fukase. Poiché le nanoparticelle d'oro possono essere facilmente fabbricate e l'astato-211 può essere prodotto nei ciclotroni senza la necessità di combustibile nucleare, questa nuova terapia può essere ampiamente disponibile negli ospedali.
Figura 3:(A) Nella scintigrafia, la radioattività è osservata solo nel tumore (freccia) in ogni momento dopo l'iniezione del farmaco e non si vede affatto in altre regioni. (B) Le nanoparticelle d'oro marcate con astato sopprimono fortemente la crescita del tumore. Credito:Hiroki Kato et al.
