Una terapia intelligente con DNA contro il cancro
I microRNA (miRNA) sono RNA piccoli non codificanti che regolano l’espressione genica a livello post-trascrizionale. Sono presenti dimostrazioni sul fatto che l’espressione anomala di certi miRNA sia associata al cancro e ciò li rende bersagli antitumorali promettenti e biomarcatori per una diagnosi tempestiva.
Somministrazione di miRNA mediata dalle nanoparticelle
Il progetto MIRNANO è stato intrapreso con il sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie per sviluppare nanoparticelle come veicoli per la somministrazione di questi acidi nucleici anti-miRNA. Questi ultimi garantiranno l’abbattimento dei miRNA bersaglio, inducendo la soppressione a valle della crescita tumorale. «Abbiamo sviluppato due tipi di nanoparticelle che intervengono sui miRNA che potrebbero essere impiegate come agenti terapeutici nella medicina di precisione o come strumenti di diagnostica molecolare», spiega Alessandro Bertucci, borsista di ricerca. A tal fine, i ricercatori del progetto hanno impiegato nanoparticelle biocompatibili e biodegradabili di silicone poroso in grado di adattarsi a vari carichi, compresi gli acidi nucleici sintetici. La modulazione dell’identità del carico dell’acido nucleico determina l’applicazione delle nanoparticelle. MIRNANO si è concentrato sul tumore ovarico, una delle principali cause di mortalità correlata al cancro tra le donne. Il team di ricerca è intervenuto su miR-21, associato alla proliferazione cellulare, alla multifarmacoresistenza e all’invasione del tumore. Le nanoparticelle ingegnerizzate hanno trasportato un oligonucleotide artificiale complementare a miR-21 e sono state funzionalizzate, sulla loro superficie, con un peptide che ospita il tumore, migliorando il loro accumulo nel microambiente tumorale. Quando testate in vivo su un modello murino di tumore ovarico xenotrapiantato, le nanoparticelle ingegnerizzate hanno bloccato efficientemente miR-21 e completamente inibito la crescita del tumore senza effetti collaterali. I ricercatori hanno inoltre sfruttato miR-21 come marcatore tumorale diagnostico/prognostico, progettando un sensore basato sul DNA sintetico che fornisce un segnale di fluorescenza quando si lega al microRNA bersaglio. L’ottimizzazione della progettazione delle nanoparticelle ha agevolato il rilascio modulabile del sensore e il rilevamento efficiente di miR-21 in situ e in tempo reale per più di 20 giorni.
Una strategia terapeutica modulabile
Per fornire con successo l’assistenza sanitaria di precisione del futuro, devono essere uniti diversi ambiti scientifici. La progettazione dell’acido nucleico può migliorare la stabilità in vivo dei farmaci molecolari attraverso nuove classi di strutture di acidi nucleici o imitazioni artificiali di oligonucleotidi. La combinazione di questo sistema intelligente con la nanotecnologia consente la somministrazione specifica dei farmaci a DNA o composti di imaging nel sito di interesse. La piattaforma di nanoparticelle di MIRNANO offre una versatilità estensiva poiché è in grado di intervenire su diversi miRNA e tessuti. La serie di metodologie chimiche e biologiche sviluppate durante il progetto consentono l’adattamento a diverse esigenze di queste terapie basate sulle nanoparticelle che intervengono sui miRNA. Secondo Bertucci, «attraverso la semplice modifica della sequenza e della funzione del carico sintetico dell’acido nucleico, è possibile ottenere un repertorio incredibilmente vasto di nanoparticelle per un compito biomedico preciso». Ciò significa che le potenziali applicazioni si estendono non solo al cancro, ma anche all’ingegneria dei tessuti e alla medicina rigenerativa, nonché ad altre malattie con modelli aberranti di espressione dei miRNA. In prospettiva, il team di ricerca pianifica di far progredire le tecnologie con DNA di NIRNANO e di integrare diversi tipi di hardware, tra cui piattaforme elettrochimiche, materiali nanostrutturati e dispositivi microfluidici. Sul lungo termine, ciò estenderà la gamma di strategie molecolari che potrebbero esercitare un impatto sulla fornitura di assistenza sanitaria.
Parole chiave
MIRNANO, miRNA, nanoparticelle, tumore ovarico, miR-21
