Hanno pubblicato il loro lavoro in ACS Nano . Hanno inoltre presentato una domanda provvisoria per brevettare la tecnologia descritta nello studio.

"Abbiamo sviluppato una nanoparticella GPS in grado di trovare il sito dove è necessaria", ha affermato l'autore corrispondente Dipanjan Pan, professore di nanomedicina con Dorothy Foehr Huck e J. Lloyd Huck e professore di ingegneria nucleare e di scienza e ingegneria dei materiali alla Penn State. .

"Una volta lì, e solo lì, può fornire proteine ​​di editing genetico per impedire la diffusione delle cellule tumorali. È stato un compito difficile, ma abbiamo dimostrato che il sistema funziona per i tumori al seno di tipo basale."

Similmente ai tumori al seno tripli negativi, i tumori al seno di tipo basale possono essere meno diffusi rispetto ad altri tumori al seno, ma possono essere molto più difficili da trattare, in gran parte perché mancano dei tre bersagli terapeutici presenti in altri tumori al seno. Tendono anche ad essere tumori aggressivi, a crescita rapida e che perdono cellule che si diffondono in altre parti del corpo. Queste cellule possono seminare ulteriori tumori, un processo chiamato metastasi.

"Le metastasi sono una sfida enorme, soprattutto con tumori come i tumori al seno tripli negativi e di tipo basale", ha detto Pan. "Il cancro può essere difficile da individuare e non si manifesta durante una mammografia di routine, e colpisce principalmente la popolazione più giovane o afroamericana che potrebbe non ricevere ancora cure preventive. Il risultato può essere molto, molto scarso, quindi c'è una chiara necessità clinica insoddisfatta di trattamenti più efficaci quando il cancro non viene diagnosticato abbastanza precocemente."

Il team ha fabbricato una nanoparticella di cavallo di Troia, camuffandola con molecole di grasso appositamente progettate che assomigliano a lipidi presenti in natura e riempiendola di molecole CRISPR-Cas9. Queste molecole possono prendere di mira il materiale genetico di una cellula, identificare un particolare gene e abbatterlo o renderlo inefficace. In questo caso, il sistema ha preso di mira la forkhead box c1 (FOXC1) umana, che è coinvolta nell'induzione delle metastasi.

Pan ha descritto i lipidi progettati come "zwitterionici", nel senso che hanno una carica quasi neutra sul guscio della nanoparticella. Ciò impedisce al sistema immunitario del corpo di attaccare la nanoparticella, perché è mascherata da una molecola normale e non minacciosa, e può aiutare a rilasciare il carico utile, ma solo quando i lipidi riconoscono l'ambiente a basso pH della cellula tumorale.

Per garantire che i lipidi si attivassero solo a quel pH basso, i ricercatori li hanno progettati per spostare le loro cariche in positivo una volta entrati nel microambiente tumorale più acido, innescando il rilascio del carico utile.

Ma il corpo è un luogo vasto, quindi come potrebbero i ricercatori garantire che il carico utile CRISPR-Cas9 raggiunga l’obiettivo corretto? Per garantire che la nanoparticella si legasse alle cellule giuste, hanno attaccato una molecola di adesione delle cellule epiteliali (EpCAM), che è nota per attaccarsi alle cellule basali del cancro al seno.

"Nessuno ha mai tentato di prendere di mira una cellula tumorale basale simile al seno con un sistema di rilascio sensibile al contesto in grado di abbattere geneticamente il gene di interesse", ha detto Pan. "Siamo i primi a dimostrare che è possibile farlo."

Altri hanno sviluppato sistemi di rilascio virale, dirottando una particella virale per portare il trattamento alle cellule, e sistemi di rilascio non virali, utilizzando nanoparticelle. La differenza, ha detto Pan, per l'approccio del suo team è il lipide superficiale progettato per rispondere solo nell'ambiente target, il che riduce il potenziale di rilascio fuori bersaglio e di danni alle cellule sane.

Inoltre, ha aggiunto, poiché il corpo non considera i lipidi una minaccia, ci sono meno possibilità di una risposta immunitaria, cosa che hanno convalidato nei loro esperimenti.

Il team ha prima testato l’approccio su cellule di cancro al seno umano triplo negativo, confermando che la nanoparticella avrebbe dispiegato il sistema CRISPR/Cas9 nell’ambiente corretto. Hanno confermato che la nanoparticella potrebbe raggiungere un tumore in un modello murino, implementare il sistema e abbattere con successo FOXC1.

Successivamente, ha affermato Pan, i ricercatori intendono continuare a testare la piattaforma di nanoparticelle con l'obiettivo finale di applicarla clinicamente negli esseri umani.

"Stiamo anche esplorando in che altro modo potremmo applicare la tecnologia della piattaforma", ha affermato Pan. "Possiamo personalizzare le molecole sulla superficie, il carico utile che trasporta e utilizzarlo per favorire la guarigione in altre aree. Questa piattaforma ha molto potenziale."