La ricerca dimostra che le vescicole geneticamente modificate riescono a mirare meglio alle cellule cancerogene.

24 luglio 2023

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a cura di Chris Kocher, Binghamton University

Due tristi fatti sulla chemioterapia: può danneggiare le cellule sane oltre a quelle cancerose e molti bersagli terapeutici rimangono all'interno delle cellule cancerose, rendendoli più difficili da raggiungere.

I ricercatori in ingegneria biomedica dell'Università di Binghamton sono tra coloro che studiano l'uso di nanovesicole derivate dalle cellule per trasportare agenti terapeutici all'interno delle cellule cancerose con maggiore precisione ed efficienza. I piccoli sacchetti di proteine, lipidi e RNA che le cellule secernono come metodo di comunicazione intercellulare potrebbero essere modificati per trasportare farmaci.

"Questi nanocarrier hanno alcune eccellenti proprietà", ha dichiarato Yuan Wan, professore assistente presso il Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science del Dipartimento di Ingegneria Biomedica. "Ad esempio, possono essere estratti da ceppi cellulari umani, quindi la risposta immunitaria è molto bassa. Ciò consente un'ottimale biocompatibilità, in modo che evitino l'eliminazione immunitaria e abbiano una emivita nel sangue prolungata. Il tempo di circolazione nel corpo è forse di 45 secondi, quindi le nanovesicole cariche di farmaci possono viaggiare in sicurezza verso i tumori molte volte e i farmaci hanno più possibilità di essere assorbiti dalle cellule cancerose rispetto ai farmaci introdotti liberamente nel corpo."

"Grandi quantità di farmaci incapsulati possono essere ben protetti e trattenuti dalle membrane lipidiche delle nanovesicole. Una volta che le cellule tumorali assumono queste nanovesicole, alte concentrazioni di farmaci nell'ambiente microscopico del tumore uccidono efficacemente le cellule cancerose. In confronto, i farmaci liberi possono diffondersi rapidamente e poi vengono eliminati dal corpo. Solo una quantità molto piccola di farmaci raggiunge i tumori, rendendo l'efficacia del trattamento molto bassa. Puoi aumentare la dose, ma una dose più alta comporta anche una tossicità sistemica elevata."

Nel loro nuovo studio, pubblicato su Nature Communications, il team di Binghamton ha sperimentato con moietà di targeting e fusogeni virali ingegnerizzati, 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 nanovesicole equipaggiate con moietà di targeting e fusogeni, i farmaci incapsulati vengono iniettati nelle cellule tumorali lasciando le cellule sane indisturbate.

"Le persone utilizzano ampiamente nanocarriers noti come liposomi polimeri decorati e sono già approvati dalla FDA", ha detto Wan. "Ma non sono perfetti, perché non hanno alcun effetto di targeting del cancro e possono avere problemi di immunogenicità molto gravi [che scatenano una risposta del sistema immunitario]."

Nel 2021, Wan ha condotto una ricerca per testare vesicole extracellulari derivate dal plasma per diagnosticare se i noduli polmonari solitari trovati nei polmoni umani sono benigni o maligni. Altri metodi per determinare la malignità richiedono troppo tempo o sono più invasivi.

Sfruttando quella conoscenza, questa ricerca attuale ma separata sfrutta le nanovesicole in modo che lavorino a nostro favore e siano specifiche su ciò che colpiscono. Idealmente, i medici potrebbero preparare queste nanovesicole equipaggiate con moietà di targeting e fusogeni per l'uso nella consegna di vaccini più sicura e nell'ingegneria genetica.

Per quanto riguarda il futuro, Wan ha detto: "Dobbiamo dimostrare l'efficacia del loro trattamento su modelli animali di grandi dimensioni e dimostrare che non abbiamo bisogno di un'ampia quantità di queste vesicole perché avremo la funzione di fusione delle membrane. Se riduci il numero di vesicole e farmaci di cui hai bisogno, riduci il costo del trattamento e gli effetti collaterali."

Informazioni sulla rivista: Nature Communications

Offerto da: Binghamton University