Storie di successo dei progetti - I nanofarmaci prendono di mira il cancro
La terapia fotodinamica fornisce un trattamento efficace per molti tipi di cancro usando una combinazione di fotosensibilizzatori, luce rossa e ossigeno che si trova nelle cellule e nel tessuto canceroso. Il fotosensibilizzatore è una sostanza chimica che può essere eccitata dalla luce. Una volta eccitata, reagisce con l'ossigeno e in questo stato causa la morte della cellula nel tumore dove si accumula il fotosensibilizzatore. Sebbene la PDT sia una cura efficace, potrebbe comunque essere migliorata. Attualmente la dose di farmaci fotosensibilizzatori, oltre che sui tumori, ha effetti sui tessuti sani dei pazienti. I medici devono usare un'alta dose di farmaco per ottenere un buon controllo del tumore, il che rende il trattamento più costoso. L'uso di una dose alta comporta inoltre maggiori effetti collaterali, più complicazioni e ricoveri in ospedale più lunghi. Qui entra in gioco il progetto Nanophoto, un'iniziativa per sviluppare nanosistemi mirati per migliorare la terapia fotodinamica e la diagnosi del cancro. Il team impegnato in questa ricerca sta creando un sistema di distribuzione del farmaco tramite una nanoparticella che si comporta come un piccolissimo missile che cerca il cancro, si attacca al tumore e quindi libera il carico di medicina. "Il risultato più importante dovrebbe essere lo sviluppo di un nanosistema biocompatibile, applicando sulla superficie un agente (ad es. particolari leganti o anticorpi) in grado di riconoscere le cellule cancerose in maniera selettiva," spiega la dott.ssa Elena Reddi, coordinatrice del progetto Nanophoto. Una volta che il farmaco si attacca alla cellula cancerosa mirata, la PDT continua normalmente. La foto-stimolazione attiva il farmaco che attacca il tumore. Siccome la distribuzione del farmaco è più mirata, ne basta una dose molto più bassa. Questo rende la terapia meno costosa, perché si usa una quantità di farmaco ridotta, ma anche perché ci sono meno effetti collaterali e i pazienti non devono rimanere a lungo in ospedale. È promettente, ma ci sono anche delle difficoltà, principalmente dovute alla biocompatibilità delle nanoparticelle e al rischio che il sistema immunitario del flusso ematico attacchi le particelle prima che esse raggiungano il loro obiettivo. Il progetto Nanophoto ha quindi sviluppato un piano di ricerca altamente focalizzato per caratterizzare e testare tre promettenti nano-particelle candidate, e cioè liposomi, silice organicamente modificata (Ormosil) e poli(lactide-co-glicolide)co-polimero o PLGA. Nel progetto Nanophoto, questi potenziali sistemi di distribuzione portano mTHPC, o meta-tetra idrossifenil clorina, in commercio con i nomi Foscan e Temoporfin. Il farmaco è un fotosensibilizzatore che Nanophoto ha scelto per convalidare il concetto. Il sistema finale sarà in grado di adattarsi a un'ampia gamma di farmaci terapeutici e diagnostici. Si tratta di un'idea ingegnosa che potrebbe spianare la strada alla distribuzione mirata di un'ampia gamma di farmaci per curare un gran numero di malattie. È anche una dura sfida tecnica. I progressi compiuti finora sono però molto promettenti. Nella prima metà di un progetto triennale, il team di Nanophoto ha realizzato un considerevole risultato. "Abbiamo già identificato alcuni nanotrasportatori che producono un aumento di almeno tre volte dell'accumulo di farmaco nel tumore rispetto alla formulazione standard attualmente usata nella PDT clinica," commenta la dott.ssa Reddi. Particelle nascoste Questo ha reso la successiva cura PDT molto più efficace, in particolare perché le proprietà farmacocinetiche o attive di mTHPC migliorano significativamente quando essa è consegnata da nanotrasportatori. Praticamente il farmaco rende molto di più quando viene consegnato usando il sistema di Nanophoto. Inoltre, la dott.ssa Reddi rivela che i risultati promettono un significativo potenziale di ridurre gli effetti collaterali indesiderati, come la fotosensibilità della pelle nei pazienti sottoposti a terapia PDT. La stabilità è un elemento essenziale delle nanoparticelle di farmaco usate per via endovenosa, perché una circolazione prolungata nel flusso sanguigno è essenziale per assicurare che i tumori ricevano una dose di farmaco sufficiente. A questo fine, Nanophoto ha lavorato sullo sviluppo delle nanoparticelle con PEG, il che - come sottolinea la dott.ssa Reddi - è il risultato più importante ottenuto dal progetto fino a questo momento. Questo significa semplicemente rivestire i portatori con glicole polietilenico (PEG), una formulazione chimica straordinariamente utile la cui novità principale è che rimane nascosta al sistema immunitario. Ciò ha portato Nanophoto a creare particelle nascoste. "I nanotrasportatori con PEG in grado di nascondersi, che possono essere usati per una nuova formulazione di mTHPC, porteranno un miglioramento sostanziale alla terapia PDT clinica," suggerisce la dott.ssa Reddi. Il team ha infatti notato una correlazione diretta tra la densità delle catene PEG sulla superficie delle nanoparticelle e il successo nell'evitare la reazione immunitaria. Nel corso della ricerca sono altresì state sollevate sfide inaspettate. Si verificavano delle perdite dalle nanoparticelle quando esse venivano esposte al siero sanguigno, in particolare nel caso di Ormosil. Per evitare le perdite, il team ha attaccato la mTHCP alla nanoparticella usando un legame molecolare covalente. Il farmaco manteneva la sua capacità di eccitare l'ossigeno nelle cellule cancerose. Nei primi 18 mesi il consorzio ha dimostrato che le tre nanoparticelle possono consegnare il farmaco, che il trattamento con PEG migliora la biocompatibilità e che i tumori assorbono quantità tre volte maggiori di farmaco rispetto ai sistemi di distribuzione standard. In altre parole, i medici potrebbero ridurre le dosi di farmaco di due terzi e ottenere gli stessi benefici terapeutici della PDT. Nanophoto è un progetto di ricerca traslazionale, ovvero che ha lo scopo di spostare la ricerca dal laboratorio al mondo reale, dalla piastra di Petri al paziente. Nanophoto riunisce scienziati e clinici di un'ampia varietà di discipline e partner commerciali, per intraprendere un lavoro che va dalle analisi sintetiche e cellulari ai test preclinici sugli animali. Il progetto ha ottenuto diversi risultati in poco tempo. Il consorzio formato da cinque partner ha già prodotto dozzine di articoli pubblicati su periodici e presentati a conferenze, e continuerà il suo lavoro fino alla metà del 2011, in modo da permettere al team di affrontare le restanti sfide. "Adesso stiamo affrontando la grandissima difficoltà di conferire a questi nanosistemi la capacità di portare il farmaco in modo ancora più specifico ai tessuti cancerosi, sfruttando il meccanismo attivo dell'individuazione dell'obiettivo. Questo viene ottenuto applicando sui nanotrasportatori molecole in grado di individuare le cellule cancerose, attaccarsi a esse e introdurvi il carico di farmaco," spiega la coordinatrice del progetto. Il progetto Nanophoto ha ricevuto finanziamenti dall'UE attraverso il programma "Salute" del Settimo programma quadro (7° PQ) per la ricerca.