Un nuovo studio condotto dal Wilhelm Lab presso l’Università dell’Oklahoma esamina uno sviluppo promettente nella nanoingegneria biomedica. Pubblicato in Materiali avanzati , lo studio esplora nuove scoperte sul trasporto di nanomedicinali antitumorali nei tumori solidi.
Un malinteso frequente su molti tumori solidi maligni è che siano costituiti solo da cellule cancerose. Tuttavia, i tumori solidi includono anche cellule sane, come cellule immunitarie e vasi sanguigni. Questi vasi sanguigni sono autostrade di trasporto dei nutrienti di cui i tumori hanno bisogno per crescere, ma possono anche essere un percorso per la consegna di farmaci, compresi i nanomedicinali contro il cancro.
I vasi sanguigni e le cellule endoteliali al loro interno sono il metodo di trasporto esaminato nel nuovo studio condotto da Lin Wang, Ph.D., che era un ricercatore associato post-dottorato presso il Wilhelm Lab mentre conduceva lo studio ed è il primo autore dello studio. pubblicazione. Le cellule endoteliali rivestono i vasi sanguigni e gestiscono lo scambio tra il flusso sanguigno e i tessuti circostanti. Queste cellule sono la prima barriera che le nanotecnologie incontrano nel processo di trasporto nei tumori.
I ricercatori hanno scoperto che le cellule endoteliali nei tumori del cancro al seno hanno due volte più probabilità di interagire con le nanoparticelle che trasportano medicinali rispetto alle cellule endoteliali del tessuto mammario sano. Wang ha affermato che le cellule endoteliali tumorali hanno più caratteristiche di trasporto rispetto alle cellule endoteliali sane, il che le rende condotti ideali.
"Se sapete che lo stesso tipo di cellula nei tessuti tumorali ha due volte più probabilità di interagire con i trasportatori del farmaco rispetto ai tessuti sani, allora in teoria dovreste essere in grado di prendere di mira quelle cellule per ottenere ancora più nanoparticelle immesse nel tumore, " ha affermato Stefan Wilhelm, Ph.D., professore associato presso la Stephenson School of Biomedical Engineering e autore corrispondente dello studio.
La ricerca è stata condotta su cellule endoteliali isolate da tessuti tumorali al seno e isolate da tessuti mammari sani. I prossimi passi della ricerca riguarderanno l'esame di come le nanoparticelle reagiscono nel contesto dell'intera architettura dei tessuti.
"Gli esperimenti a livello di coltura cellulare sono solo così efficaci nel cercare di ricapitolare ciò che sta accadendo nel corpo", ha detto Wilhelm. "Lavorando con i colleghi dell'OU Health Sciences, speriamo di mettere le mani non solo sulle cellule ma sull'intero tessuto tumorale."
Il gruppo di ricerca sta lavorando con lo Stephenson Cancer Center per impostare un protocollo etico che consenta al laboratorio di accedere a campioni conservati di tessuto tumorale piuttosto che solo a cellule isolate. Il Wilhelm Lab si concentra sullo studio della nanomedicina e sull'utilizzo delle nanoparticelle per la somministrazione di farmaci e la diagnostica. In particolare, il team è interessato a studiare la veicolazione dei farmaci nei tessuti tumorali solidi.
Da un punto di vista ingegneristico, un vantaggio unico dell’utilizzo delle nanoparticelle per la somministrazione di farmaci è che sono sufficientemente piccole e flessibili da essere progettate come veicoli di somministrazione diretta. In un ambiente di laboratorio, le nanoparticelle sono spesso progettate come minuscole sfere e caricate con i farmaci necessari. Quindi, nelle cliniche, vengono spesso somministrati per via endovenosa ai pazienti. Questi farmaci circolano nel flusso sanguigno e alcuni di essi penetrano nel tumore.
Ci sono sfide associate a questo tipo di trasporto di medicinali. Il primo è che queste nanoparticelle circolano in tutto il corpo e, di conseguenza, si accumulano in altri organi, chiamati organi fuori bersaglio, come fegato, milza e reni. Poiché questi organi filtrano il sangue, rimuovono le nanoparticelle, che spesso sono considerate corpi estranei dal corpo.
Il campo della nanomedicina esiste da più di 40 anni e esistono decine di migliaia di pubblicazioni sull’uso delle nanoparticelle per trattare i tumori nella fase preclinica. Ma esiste una discrepanza tra il numero di pubblicazioni precliniche e il numero di formulazioni di nanoparticelle approvate dalla FDA che vengono effettivamente utilizzate nelle cliniche.
Di queste formulazioni approvate, una frazione viene utilizzata per i tumori solidi e la maggior parte tratta i tumori liquidi, come la leucemia. Wilhelm ipotizza che ciò sia in parte dovuto al fatto che manca una piena comprensione di come funziona il processo di rilascio delle nanoparticelle.
"E se non si comprende appieno qualcosa, è difficile sviluppare soluzioni a questi problemi", ha affermato Wilhelm.
"I ricercatori hanno iniziato a risalire ai fondamenti dello sviluppo della nanomedicina per comprendere la traduzione dallo spazio preclinico a quello clinico. Il nostro laboratorio vuole concentrarsi su questi fondamenti per comprendere meglio il campo e i meccanismi di somministrazione nello specifico. Se comprendiamo questi fondamentali, possiamo contribuire ancora di più in questo campo", ha affermato Wang.
Secondo Wilhelm, la prossima grande domanda è questa:ora che il laboratorio ha quantificato e dimostrato che le cellule endoteliali hanno maggiori probabilità di interagire e trasportare questi nanofarmaci, come si può rendere tale trasporto più efficiente e specifico per far avanzare i trattamenti clinici contro il cancro? Man mano che si risponderà a queste domande, aumenteranno le opportunità per futuri progressi nell'assistenza sanitaria contro il cancro.
"Stiamo solo grattando la superficie utilizzando il cancro al seno come modello di sistema tumorale, ma i nostri risultati potrebbero essere rilevanti anche per altri tipi di tumori solidi", ha affermato Wilhelm.
Ulteriori informazioni: Lin Wang et al, Le cellule endoteliali primarie associate al cancro al seno umano favoriscono le interazioni con le nanomedicine, Materiali avanzati (2024). DOI:10.1002/adma.202403986
Informazioni sul giornale: Materiali avanzati
Fornito dall'Università dell'Oklahoma
