Le nanoparticelle rilasciano lentamente farmaci che inducono la morte cellulare immunogenica, o ICD, nei tumori. L'ICD genera antigeni tumorali e altre molecole per portare le cellule immunitarie nel microambiente del tumore. I ricercatori hanno attaccato l'ATP alle nanoparticelle, che reclutano anche cellule immunitarie nel tumore per avviare risposte immunitarie antitumorali.

Yoon Yeo guida un team di ricercatori del College of Pharmacy, del Metabolite Profiling Facility del Bindley Bioscience Center e del Purdue Institute for Cancer Research per sviluppare le nanoparticelle. Yeo è il capo dipartimento associato e Lillian Barboul Thomas Professore di Farmaceutica Industriale e Molecolare e Ingegneria Biomedica; è anche membro del Purdue Institute for Drug Discovery e del Purdue Institute for Cancer Research.

I ricercatori hanno convalidato il loro lavoro utilizzando il paclitaxel, un farmaco chemioterapico utilizzato per trattare diversi tipi di cancro. Hanno scoperto che i tumori crescevano più lentamente nei topi trattati con paclitaxel racchiuso all'interno di nanoparticelle modificate con ATP rispetto ai topi trattati con paclitaxel in nanoparticelle non modificate.

"Quando combinate con un farmaco immunoterapico esistente, le nanoparticelle caricate con paclitaxel e modificate con ATP hanno eliminato i tumori nei topi e li hanno protetti dal rechallenge con le cellule tumorali", ha detto Yeo.

La ricerca è stata pubblicata su ACS Nano .

Sfide alla somministrazione dell'immunoterapia sistemica

L'immunoterapia è un approccio promettente per combattere il cancro, ma Yeo ha affermato che non apporta benefici a un'ampia popolazione di pazienti perché non dispongono delle potenti cellule immunitarie necessarie per combattere i tumori.

"Gli agenti farmacologici per attivare le cellule immunitarie possono essere somministrati direttamente ai tumori", ha detto Yeo. "Quindi il sistema immunitario può combattere non solo i tumori trattati ma anche i tumori non trattati in luoghi distanti poiché le cellule immunitarie attivate circolano nel flusso sanguigno."

Tuttavia, Yeo ha affermato che la maggior parte dei tumori con prognosi sfavorevole non sono sempre individuabili o accessibili. Pertanto, potrebbero non essere trattati efficacemente con la terapia locale. Lei e il suo team immaginavano la somministrazione sistemica dell'immunoterapia, ma ci sono delle sfide.

"Per una somministrazione sistemica di successo, gli ingredienti attivi che stimolano le risposte immunitarie antitumorali devono essere simultaneamente presenti nei tumori per esercitare effetti concertati sul bersaglio", ha detto Yeo. "Gli ingredienti devono inoltre mantenere la loro attività finché non raggiungono i tumori, ma non causare effetti tossici fuori bersaglio. Inoltre, i trasportatori tradizionalmente utilizzati nella somministrazione locale di farmaci offrono un'utilità limitata nell'applicazione sistemica perché potrebbero non essere compatibili con i componenti del sangue."

Yeo e i suoi colleghi hanno utilizzato nanoparticelle polimeriche biocompatibili per fornire composti immunoterapici e li hanno modificati per attivare in modo sicuro il sistema immunitario.

"Abbiamo impiegato nanoparticelle poli (acido lattico-co-glicolico), o PLGA, sulla base della solida esperienza del polimero nei prodotti approvati dalla FDA e del suo uso di routine nella somministrazione sistemica di farmaci scarsamente solubili in acqua", ha affermato Yeo.

I test hanno verificato che le nanoparticelle PLGA modificate con ATP erano ben tollerate nei topi dopo iniezioni sistemiche multiple. Sono stati in grado di reclutare cellule dendritiche, le cellule immunitarie che riconoscono gli antigeni tumorali e portano cellule immunitarie specializzate per combattere i tumori.

"Inoltre, è stato dimostrato che le nanoparticelle controllano il rilascio di paclitaxel per minimizzarne la tossicità sistemica", ha detto Yeo.

Le prossime fasi di sviluppo

Yeo e i suoi colleghi continueranno il loro lavoro sulle nanoparticelle modificate con ATP.

"Stiamo attualmente lavorando per migliorare la somministrazione delle nanoparticelle ai tumori e combinarle con altri trattamenti che eviteranno la resistenza all'immunoterapia somministrata tramite nanoparticelle", ha affermato Yeo. "Per finanziare questi sforzi, chiederemo un sostegno continuo al National Institutes of Health. Siamo aperti anche a partnership industriali per portare questa tecnologia nella pratica clinica."