Il rivestimento delle nanoparticelle migliora la somministrazione di farmaci antitumorali e riduce gli effetti collaterali

Uno studio recente dell'Università del Mississippi suggerisce che un "cucchiaio di zucchero" potrebbe effettivamente aiutare i farmaci a funzionare in modo più efficace, riducendo al contempo gli effetti collaterali dannosi delle cure contro il cancro.

Invece di un semplice cucchiaino di zucchero, i ricercatori hanno utilizzato glicopolimeri – polimeri derivati da zuccheri naturali come il glucosio – per rivestire nanoparticelle che veicolano i farmaci antitumorali direttamente ai tumori. Hanno scoperto che i glicopolimeri impedivano alle proteine di aderire alle nanoparticelle, riducendo la risposta immunitaria dell'organismo al trattamento.

Di conseguenza, l'organismo ha risposto meglio alla terapia.

"Il problema principale è che i farmaci antitumorali sono incredibilmente tossici", ha affermato Thomas Werfel, professore associato di ingegneria biomedica.

"La finestra terapeutica di questi farmaci è molto ristretta: la dose alla quale sono efficaci è quasi la stessa alla quale diventano tossici. E una volta che la dose è sufficiente a uccidere il tumore, causa anche tossicità e numerosi effetti collaterali che stiamo cercando di evitare.

Perché succede questo? Perché solo una piccola parte del farmaco raggiunge il tumore: nella maggior parte dei casi, meno dell'1%; più del 99% si diffonde in altre parti del corpo.

Thomas Werfel, professore associato di ingegneria biomedica, Università del Mississippi

Questa fuoriuscita di farmaci tossici in altre parti del corpo può causare gravi patologie come leucemia, reazioni allergiche e persino lo sviluppo di nuovi tumori. Tuttavia, se una maggiore quantità di farmaco raggiunge il tumore, gli effetti collaterali possono essere ridotti.

Vantaggi dei glicopolimeri

Werfel e Kenneth Hulugalla, uno studente laureato in ingegneria biomedica di Kandy, Sri Lanka, hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista ACS Nano in ottobre.

Le nanoparticelle – particelle di dimensioni inferiori a un millesimo di quelle di un capello umano – si sono dimostrate efficaci nel trattamento del cancro, poiché veicolano i farmaci direttamente ai tumori. Tuttavia, le proteine, comprese quelle che innescano la risposta immunitaria, tendono ad accumularsi attorno alle nanoparticelle, inducendo l'organismo a etichettare il trattamento come estraneo.

Questa resistenza immunitaria riduce l'efficacia del farmaco.

"Negli ultimi 30 anni, il polietilenglicole (PEG) è stato il gold standard per la protezione di queste particelle dalla risposta immunitaria", ha affermato Hulugalla.

Tuttavia, i rivestimenti a base di PEG perdono la loro efficacia dopo il primo utilizzo: il sistema immunitario inizia rapidamente a riconoscere il farmaco come estraneo, impedendogli di penetrare nel tumore.

I glicopolimeri, al contrario, non presentano questo svantaggio.

I nostri risultati dimostrano che le nanoparticelle rivestite di glicopolimero riducono significativamente le risposte immunitarie indesiderate, migliorando al contempo la somministrazione del farmaco sia nei modelli cellulari che in quelli animali. Questa ricerca potrebbe rappresentare un passo importante verso trattamenti contro il cancro più efficaci.

Studi sugli animali

Werfel e Hulugalla hanno testato le nanoparticelle rivestite di glicopolimero su topi affetti da tumore al seno e hanno scoperto che un numero maggiore di nanoparticelle raggiungeva i tumori rispetto alle particelle a base di PEG. Il prossimo passo della loro ricerca sarà quello di caricare queste nanoparticelle con farmaci e testarne l'efficacia contro il cancro.

"Nel lungo termine, non vogliamo solo studiare questo fenomeno da una prospettiva protettiva, ma anche lavorare per indirizzare attivamente le nanoparticelle verso i tumori", ha affermato Werfel.

Stiamo già osservando che i glicopolimeri stimolano meno il sistema immunitario, le particelle rimangono nell'organismo più a lungo e raggiungono meglio il tumore. Questo è fantastico.

Ma il passo successivo è capire come possiamo colpire i tumori. Quali marcatori biologici possiamo usare per far sì che più particelle o farmaci si accumulino nel tumore? Queste sono le domande che sono al centro della nostra attenzione in questo momento.

Lo studio è stato pubblicato su ACS Nano.