Imaging della somministrazione di farmaci attraverso la barriera ematoencefalica
La penetrazione nella BBB per somministrare composti nel cervello senza indurre lesioni ai tessuti è un requisito preliminare per una terapia efficace nel cancro al cervello. Strutture pseudo-lipidiche (tecnologia Cerense™) somministrano con efficacia piccole molecole nel cervello. Tuttavia, occorrono modelli animali e metodi di immaginografia precisi per valutare l’efficienza della somministrazione dei farmaci in modo non invasivo. Il progetto ONCONANOBBB (Development and evaluation of a quantitative imaging technique for assessment of nanoparticle drug delivery across the blood-brain barrier: Applications for brain cancer therapeutics) si proponeva di sviluppare e valutare tecniche di immaginografia quantitativa, capaci di determinare la somministrazione di farmaci in nanoparticelle attraverso la BBB. Il progetto quadriennale si è concentrato sulla progettazione, la sintesi e la caratterizzazione di varie nanoparticelle, in relazione alla somministrazione in vivo e in vitro attraverso la BBB. Gli scienziati intendevano anche indagare sul meccanismo d’azione, mediante tecniche di immaginografia ad alta risoluzione. Tale attività comporta l’etichettatura di nanoparticelle con radionuclidi, senza alterare le loro proprietà biologiche e stabilendo la farmacocinetica in vivo. Infine, è stata valutata in un modello di cancro al cervello in vivo la chemioterapia con e senza tecnologia Cerense™. Per l’iniziale acquisizione di immagini in vivo, ONCONANOBBB si è servito di modelli murini. Un miglioramento dell’esistente sistema di acquisizione di immagini con stenoscopio consentirebbe una precisa immaginografia del cervello a livelli inferiori al millimetro. Il sistema viene ulteriormente ottimizzato per ottenere simultaneamente l’immaginografia whole-body e l’immaginografia anatomica a raggi X. Gli scienziati hanno formulato due tipi diversi di nanoparticelle di liposoma, funzionalizzate con differenti agenti chelanti, per permettere la radiomarcatura. I membri del consorzio hanno confrontato diversi approcci di radiomarcatura in vitro, ex vivo e in vivo, al fine di comparare i risultati della biodistribuzione e dell’immaginografia. Per i prodotti nuovi, le immagini in vivo di nanoparticelle radiomarcate in topi normali hanno rivelato un elevato accumulo nella milza e nel fegato e una significativa circolazione sanguigna. Al loro confronto, i topi affetti da tumore (U87MG) e immunodeficienza combinata grave (SCID) hanno accumulato nanoparticelle sul tumore. Il numero di animali per gli studi in vivo è stato notevolmente inferiore a quello necessario per gli studi ex vivo convenzionali, rivelando il valore aggiunto degli strumenti di imaging. Entro la fine del secondo anno del progetto, sono stati testati nuovi lipidi funzionalizzati con glucosio, per formulare liposomi dotati di migliori proprietà in grado di prendere a bersaglio la BBB. Questa nuova tecnologia di distribuzione dei farmaci promette di ridurre l’esposizione sistemica dell’agente chemioterapico e di ridurre al minimo la tossicità on/off-target tramite il miglioramento dell’assorbimento del farmaco nel sito di destinazione. L’utilizzo di strumenti di immaginografia in vivo ha fornito, in modo non invasivo, informazioni quantitative sulla distribuzione spaziotemporale di nuove nanoparticelle. Inoltre, è stata sviluppata un’alternativa efficiente rispetto alle distribuzioni ex vivo, che potrebbe essere trasferita nei reparti.
Parole chiave
Barriera ematoencefalica, cancro al cervello, ONCONANOBBB, nanoparticella, liposoma