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Spatiotemporal, near-infrared light controlled carbon monoxide delivery for cancer immunotherapy

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Progressi nella diagnosi e nel trattamento del cancro attraverso l’arricchimento localizzato

Affinché la diagnosi e il trattamento del cancro progrediscano è necessario somministrare un farmaco o un agente di imaging direttamente al sito del tumore. Un ricercatore dell’UE ha sviluppato una nuova metodologia che potrebbe rendere possibile tali operazioni.

Salute

Il monossido di carbonio (CO) è conosciuto principalmente come gas inodore e incolore in grado di uccidere una persona, ma recenti ricerche suggeriscono che potrebbe anche salvare delle vite, poiché ha alcune proprietà antinfiammatorie e immunomodulatorie che potrebbero essere impiegate per trattare il cancro. Tuttavia, per sfruttare tale potenziale terapeutico è necessario in primo luogo poter fornire una dose di CO precisa e con tempistiche controllate, esclusivamente al sito del tumore: questo è ciò che intende fare il progetto NIRCOThera, finanziato dall’UE. «Il successo della diagnosi e del trattamento avanzati per il cancro è basato sull’arricchimento localizzato di farmaci o di agenti di imaging sul sito del tumore», spiega He Li, una borsista Marie Sklodowska-Curie che ha condotto le proprie ricerche presso l’Università di Cambridge.

Migliorare l’efficacia e la sicurezza dell’imaging per i tumori

Con il supporto delle azioni Marie Skłodowska-Curie, Li sta sviluppando un innovativo processo per il rilascio preciso e controllato di CO sul sito del tumore. A questo scopo, inizialmente ha tentato di sviluppare un nanostrumento che integrasse nanotubi di carbonio a parete singola (single-walled carbon nanotubes o SWCNT), fosfolipidi PEGilati e molecole in grado di rilasciare CO (CO-releasing molecules, o CORM). Tale strumento permetterebbe in seguito di somministrare e rilasciare in modo programmato il monossido di carbonio al sito o ai siti del tumore. «Sfortunatamente, non si è riusciti a raggiungere tale combinazione a causa dell’instabilità dei composti organometallici alle condizioni date», aggiunge Li. «Siamo quindi tornati al tavolo di progettazione e abbiamo indagato altre metodologie per la somministrazione precisa controllata di tali profarmaci quali il CO ai siti dei tumori». La metodologia vincente prevede la somministrazione di due reagenti biortogonali in due passaggi. Innanzitutto, nanotubi di carbonio a parete singola modificati con tetrazina (TZ@SWCNT) e molecole contenenti carbammato da cicloottene vengono somministrati o come profarmaci chemioterapici o come sonda diagnostica. Una volta arricchiti in un determinato sito di tumore, i TZ@SWCNT fungono da innesco biortogonale, attivando quindi gli effettori in situ e risparmiando i normali tessuti. «Alla fine, siamo riusciti a sviluppare una strategia di attivazione di profarmaco, per l’arricchimento localizzato di un farmaco attivo con azione specifica per il tumore e con precisione spazio-temporale», afferma Li. «Il risultato da noi ottenuto è stato contribuire al miglioramento dell’efficacia e della sicurezza dell’imaging e della terapia tumorale». Il progetto ha inoltre dimostrato il primo uso di una sonda fluorogenica a spettroscopia nel vicino infrarosso (near-infrared spectroscopy o NIR) applicabile bioortogonalmente per l’imaging in tempo reale di un modello di tumore xenotrapiantato in topi viventi, rendendola una promettente candidata per la chirurgia tumorale guidata dalle immagini.

Una svolta radicale nel trattamento del cancro

Secondo Li, la piattaforma di attivazione dei profarmaci su richiesta di NIRCOThera potrebbe apportare significativi miglioramenti agli attuali regimi di trattamento per il cancro. «Consentendo la somministrazione precisa e l’attivazione su richiesta, tale processo potrebbe rappresentare una svolta radicale nel trattamento del cancro», osserva. Inoltre, la sonda sviluppata durante il progetto ha il potenziale per essere impiegata in altre applicazioni diagnostiche e di imaging, quali la chirurgia tumorale guidata dalla fluorescenza, il bioimaging a super risoluzione e lo screening ad alto rendimento. Li, che attualmente lavora come scienziata senior presso AstraZeneca, sta applicando tale metodologia alla somministrazione organica di profarmaci con CO e all’immunoterapia tumorale controllata bioortogonalmente.

Parole chiave

NIRCOThera, cancro, trattamento del cancro, tumore, imaging di tumore, profarmaci

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