Una task force appositamente formata fa compiere progressi ai trattamenti fotodinamici
I tetrapirroli sono una classe di composti chimici attivi che comprende quattro composti più piccoli a struttura anulare, noti come pirroli. I trattamenti sfruttano il modo in cui queste molecole interagiscono con la luce e l’ossigeno. Tuttavia, è necessario superare alcuni ostacoli prima che questa terapia possa essere utilizzata in modo più diffuso. «I tetrapirroli non sono molto solubili, sono problematici quando si trovano all’interno del corpo, il loro assorbimento della luce non è sempre ottimale dal punto di vista medico e possono essere difficili da sintetizzare», spiega Stéphanie Lhez, coordinatrice del progetto POLYTHEA, intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie. POLYTHEA è stato creato per sfruttare al massimo l’interazione tra fotosensibilizzatori e luce, migliorare il targeting di cellule tumorali e batteri e visualizzare il composto fotosensibilizzante attivo in vivo e in vitro. Per raggiungere questi obiettivi, POLYTHEA ha formato una task force di giovani scienziati in tecniche multidisciplinari. Finora il progetto ha prodotto 40 articoli pubblicati, tra cui un numero speciale pubblicato sulla rivista «Journal of Porphyrins and Phthalocyanines».
Costruire una rete di specialisti
Quando i tetrapirroli assorbono la luce visibile in presenza di ossigeno, possono produrre sostanze chimiche altamente reattive chiamate «specie reattive all’ossigeno» (ROS, reactive oxygen species). Queste, a loro volta, inducono l’ossidazione delle biomolecole, come acidi nucleici, lipidi e proteine, portando alla morte cellulare. Ciò rende i tetrapirroli di grande interesse medico perché significa che le cellule batteriche o cancerose potrebbero essere bersagliate da terapie fotodinamiche che sfruttano questo processo. Ma questo campo si avvale di specialisti di diverse discipline, tra cui chimica organica e fisica, biologia e microbiologia, fotofisica e ottica. «Sebbene una persona non possa essere specializzata in tutti questi campi, dovrebbe essere in grado di lavorare in modo trasversale e comprendere i requisiti di ogni componente terapeutica», osserva Lhez dell’Università di Limoges, sede del progetto. POLYTHEA ha formato 10 ricercatori nella fase iniziale della loro carriera provenienti da nove paesi europei, affinché lavorassero in due settori: chimica e biologia, o biologia e fotofisica o chimica e fotofisica, ricevendo anche formazione di base in un terzo campo. I ricercatori sono stati anche distaccati presso partner non accademici, esponendoli a sfide industriali e ampliando le loro competenze tecniche.
Prova di concetto
Tra le altre soluzioni, il team ha sviluppato una piattaforma basata su composti di origine biologica come la cellulosa, il chitosano e la lignina, in grado di veicolare i fotosensibilizzanti all’interno dei supporti biologici. L’importante lavoro di chimica organica intrapreso ha anche aumentato l’interazione dei fotosensibilizzatori con la luce, utilizzando ad esempio gli infrarossi, per innescare lo stato eccitato necessario a produrre i ROS. I nuovi composti tetrapirrolici identificati e studiati potrebbero colpire meglio le cellule tumorali profonde. Un esempio è rappresentato da una diade porfirina-cianina che presenta interessanti proprietà di interazione con la luce. Nonostante la pandemia di COVID-19, la maggior parte dei ricercatori di POLYTHEA è riuscita a mettere a punto le proprie aree terapeutiche attraverso esperimenti in vitro, mentre due hanno realizzato visualizzazioni in vivo. Sono stati condotti anche studi preclinici su modelli murini, che comprendevano l’analisi dell’impatto dei fotosensibilizzatori sul melanoma e sul carcinoma del colon, nonché di molecole radiomarcate come agenti teranostici. «Sebbene la COVID-19 abbia limitato alcuni esperimenti, siamo comunque riusciti ad aumentare la comprensione fondamentale dei meccanismi molecolari alla base delle terapie fotodinamiche. Abbiamo anche sviluppato nuovi percorsi sintetici e materiali di origine biologica che rendono i nostri sistemi più adatti al corpo umano», aggiunge Lhez.
Al di sopra e al di là di tutto
I fotosensibilizzatori tetrapirrolici sono già utilizzati nella terapia fotodinamica per il trattamento del cancro e di malattie della pelle come l’acne, nonché nella chemioterapia foto-antimicrobica. Tuttavia, dato che la ricerca e la formazione sulla terapia fotodinamica in Europa sono ancora frammentate, l’approccio multidisciplinare di POLYTHEA contribuisce a consolidare le competenze all’interno del settore. «Siamo fermamente convinti che il nostro lavoro andrà a beneficio delle comunità di ricerca che sviluppano nuove terapie meno invasive e con minori effetti collaterali», conclude Lhez.
Parole chiave
POLITHEA, cancro, microbico, infezione, tetrapirroli, fotosensibilizzatori, composti, luce
