Due fatti spiacevoli sulla chemioterapia:può danneggiare sia le cellule sane che quelle cancerose e molti bersagli terapeutici rimangono all'interno delle cellule tumorali, rendendole più difficili da raggiungere.
Gli ingegneri biomedici dell'Università di Binghamton sono tra coloro che ricercano l'uso di nanovescicole derivate dalle cellule per fornire agenti terapeutici all'interno delle cellule tumorali con migliore precisione ed efficienza. I piccoli sacchi di proteine, lipidi e RNA che le cellule secernono come metodo di comunicazione intercellulare potrebbero essere modificati per trasportare farmaci.
"Questi nanovettori hanno alcune proprietà eccellenti", ha affermato Yuan Wan, assistente professore presso il Thomas J. Watson College of Engineering e il Dipartimento di ingegneria biomedica di Scienze applicate. "Ad esempio, possono essere raccolti da ceppi di cellule umane, quindi la risposta immunitaria è molto bassa. Ciò consente una biocompatibilità ottimale, quindi sfuggono alla clearance immunitaria e hanno un'emivita del sangue estesa. Il tempo per la circolazione nel corpo è forse 45 secondi, in modo che le nanovescicole caricate con il farmaco possano viaggiare in sicurezza verso i tumori molte volte e i farmaci hanno maggiori possibilità di essere assorbiti dalle cellule tumorali rispetto ai farmaci introdotti liberamente nel corpo.
"Grandi quantità di farmaci incapsulati possono essere ben protetti e trattenuti dalle membrane lipidiche delle nanovescicole. Una volta che le cellule tumorali assorbono queste nanovescicole, elevate concentrazioni di farmaco nel microambiente tumorale uccidono efficacemente le cellule tumorali. In confronto, i farmaci liberi possono diffondersi rapidamente e quindi essere puliti dall'organismo. Solo una piccolissima quantità di farmaci raggiunge i tumori, rendendo l'efficacia del trattamento molto bassa. È possibile aumentare la dose, ma una dose più elevata provoca anche un'elevata tossicità sistematica."
Nel loro nuovo studio, pubblicato su Nature Communications , il team di Binghamton ha sperimentato il targeting di porzioni e ha ingegnerizzato i fusogeni virali, che sono proteine che facilitano il targeting del cancro e la fusione delle membrane cellulari.
Identificando antigeni sovraespressi o specifici del cancro che si verificano nelle cellule maligne e utilizzando porzioni mirate e nanovescicole dotate di fusogeno, i farmaci incapsulati vengono iniettati nelle cellule tumorali lasciando intatte le cellule sane.
"Le persone utilizzano ampiamente i nanovettori noti come liposomi decorati con polimeri e sono già approvati dalla FDA", ha affermato Wan. "Ma non sono perfetti, perché non hanno alcun effetto mirato al cancro e possono avere problemi di immunogenicità molto gravi [innescando una risposta da parte del sistema immunitario]."
Nel 2021, Wan ha intrapreso una ricerca per testare vescicole extracellulari derivate dal plasma per diagnosticare se i noduli polmonari solitari presenti nei polmoni umani sono benigni o maligni. Altri metodi per determinare la malignità richiedono troppo tempo o sono più invasivi.
Sfruttando tale conoscenza, questa ricerca attuale ma separata sfrutta le nanovescicole in modo che funzionino per noi e siano specifiche in ciò che influenzano. Idealmente, i medici potrebbero preparare queste porzioni mirate e nanovescicole dotate di fusogeno da utilizzare nella somministrazione più sicura di vaccini e nell'ingegneria genetica.
Per quanto riguarda il futuro, Wan ha detto:"Dobbiamo mostrare l'efficacia del loro trattamento in modelli animali di grandi dimensioni e dimostrare che non abbiamo bisogno di una grande quantità di queste vescicole perché avremo la funzione di fusione della membrana. Se riduciamo il numero di vescicole e farmaci di cui hai bisogno, riduci il costo del trattamento e gli effetti collaterali."
Ulteriori informazioni: Lixue Wang et al, Ingegneria bioispirata del fusogeno e targeting di nanovescicole dotate di porzioni, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-39181-2
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Binghamton
