I ricercatori dell'Università di Toronto hanno sviluppato una nuova teoria per spiegare come le nanoparticelle entrano ed escono dai tumori che intendono trattare, riscrivendo potenzialmente la comprensione della nanomedicina contro il cancro che ha guidato la ricerca per quasi quattro decenni.

L’effetto Enhanced Permeability and Retention (EPR), un concetto in gran parte incontrastato dalla metà degli anni ’80, presuppone che le nanoparticelle entrino in un tumore dal flusso sanguigno attraverso gli spazi tra le cellule endoteliali che rivestono i suoi vasi sanguigni, e poi rimangono intrappolate nel tumore a causa di vasi linfatici disfunzionali.

"L'aspetto di ritenzione della teoria EPR dipende dal fatto che la cavità del vaso linfatico è troppo piccola per consentire alle nanoparticelle di uscire, aiutando così le nanoparticelle che trasportano farmaci antitumorali a rimanere nei tumori", ha affermato Matthew Nguyen, Ph.D. studente presso l'Istituto di ingegneria biomedica della Facoltà di scienze applicate e ingegneria e il Centro Donnelly per la ricerca cellulare e biomolecolare,

"Ma abbiamo scoperto che circa il 45% delle nanoparticelle che si accumulano nei tumori finiscono per uscirne."

Nguyen, membro del laboratorio del professor Warren Chan, è l'autore principale di un nuovo studio recentemente pubblicato sulla rivista Nature Materials che sfida la teoria di vecchia data. Le scoperte dei ricercatori aiutano a spiegare perché i trattamenti basati sull'effetto EPR stanno fallendo negli studi clinici, basandosi su ricerche precedenti del laboratorio Chan che mostravano che meno dell'1% delle nanoparticelle raggiunge effettivamente i tumori.

I ricercatori hanno scoperto che, contrariamente all’effetto EPR, le nanoparticelle possono lasciare i tumori attraverso i vasi linfatici. Il metodo di uscita di una nanoparticella dipende dalle sue dimensioni:quelle più grandi (50-100 nanometri di larghezza) hanno maggiori probabilità di uscire attraverso i vasi linfatici nei tumori, mentre quelle più piccole (fino a 15 nanometri di larghezza) hanno maggiori probabilità di uscire attraverso i vasi linfatici circostanti. i tumori.

In rari casi, le nanoparticelle fuoriescono attraverso i vasi sanguigni.

L’uscita delle nanoparticelle dai tumori avviene attraverso gli spazi nelle pareti dei vasi linfatici e le vescicole di trasporto che le trasportano attraverso queste pareti. I ricercatori hanno dimostrato che le nanoparticelle rientrano nel flusso sanguigno dopo il drenaggio linfatico e hanno ipotizzato che alla fine queste nanoparticelle ritorneranno nel tumore per un'altra opportunità di curarlo.

Smentire l’effetto EPR non è stata un’impresa facile. Il laboratorio Chan ha lavorato sei anni per capire perché le nanoparticelle non si accumulano in modo efficace nei tumori. Prima di questo studio, il laboratorio si era concentrato innanzitutto sul modo in cui le nanoparticelle penetrano nei tumori. Attraverso questo e altri studi, il laboratorio ha sviluppato una teoria concorrente dell'effetto EPR, chiamata principio Active Transport and Retention (ATR).

Nguyen ha osservato che il campo della nanomedicina si è evoluto dalla pubblicazione dello studio sull'ingresso delle nanoparticelle nel 2020. "Abbiamo ricevuto più resistenze da altri ricercatori su quello studio rispetto a questo", ha detto. "Le persone hanno iniziato ad accettare che l'effetto EPR è difettoso."

Poiché quasi la metà delle nanoparticelle accumulate escono dai tumori, principalmente attraverso i vasi linfatici, la ricerca futura potrebbe affrontare questo problema attraverso trattamenti con nanoparticelle che impediscono il drenaggio linfatico.

"Siamo entusiasti di avere una migliore comprensione del processo di rilascio del tumore tramite nanoparticelle", ha affermato Chan. "I risultati di questi studi fondamentali sull'ingresso e l'uscita delle nanoparticelle saranno importanti per progettare le nanoparticelle per curare il cancro."

I risultati dello studio, se applicati al campo della nanomedicina contro il cancro, promettono una nuova direzione per migliorare la nostra comprensione di come le nanoparticelle possano essere utilizzate per trattare i tumori.

"Cercare di tradurre la nanomedicina contro il cancro nella clinica è come lavorare con una scatola nera:alcuni farmaci funzionano, altri no, ed è difficile sapere perché", ha affermato Gang Zheng, direttore associato della ricerca presso il Princess Margaret Cancer Center e ricercatore. professore di biofisica medica presso la Facoltà di Medicina Temerty della U of T che non è stato coinvolto nello studio.

"L'impegno di Chan nel comprendere meglio i meccanismi di assorbimento e di uscita delle nanoparticelle sta facendo luce su questi processi per contribuire a rendere i nostri sforzi di traduzione più efficienti e di successo."

Ulteriori informazioni: Luan N. M. Nguyen et al, L'uscita di nanoparticelle dai tumori solidi, Materiali naturali (2023). DOI:10.1038/s41563-023-01630-0

Informazioni sul giornale: Materiali naturali

Fornito dall'Università di Toronto