Nanoparticelle “camuffate” utilizzate per sconfiggere il cancro

Nuovo passo in avanti della nanomedicina

Un nuovo sistema nanotecnologico può fornire proteine terapeutiche per curare il cancro, secondo un team di ricercatori della Penn State.

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Un team di ricercatori della Penn State ha sviluppato un nanosistema biomimetico per fornire proteine ​​terapeutiche mirate alle cellule del cancro. Per far ciò, si è utilizzata una tossina proteica da una pianta trovata nelle montagne dell’Himalaya, chiamata gelonina. I ricercatori hanno ingabbiato le proteine ​​in nanoparticelle metalliche organiche (MOF) auto-assemblate per proteggerle dal sistema immunitario del corpo. Per migliorare la longevità del farmaco nel flusso sanguigno e mirare selettivamente al cancro, il team ha ammantato il MOF in un rivestimento fatto da cellule del tumore stesso.

I…nano-ninja nel sangue!

Il sangue è un ambiente ostile per il rilascio di farmaci. Il sistema immunitario attacca le molecole aliene o le espelle dal corpo attraverso la milza o il fegato. Ma le cellule, incluse le cellule cancerose, rilasciano piccole particelle chiamate vescicole extracellulari: queste comunicano con altre cellule nel corpo e inviano un segnale tipo “non mangiarmi” al sistema immunitario.

Ha detto Siyang Zheng, professore associato di ingegneria biomedica ed elettrica:

“Abbiamo progettato una strategia per sfruttare le vescicole extracellulari derivate dalle cellule del cancro. Rimuoviamo il 99 percento del contenuto di queste vescicole extracellulari e poi usiamo la membrana per avvolgere le nostre nanoparticelle metalliche-organiche. Se possiamo ottenere le nostre vescicole extracellulari dal paziente, attraverso la biopsia o la chirurgia, allora le nanoparticelle cercheranno il tumore attraverso un processo chiamato targeting omotipico.”




Come microscopici James Bond

Gong Cheng, un ex studente post-dottorato nel gruppo di Zheng, ora ad Harvard, ha dichiarato:

“MOF è una classe di materiali cristallini assemblati da nodi metallici e linker organici. Nella nostra progettazione, l’auto-assemblaggio delle nanoparticelle MOF e l’incapsulamento delle proteine ​​sono raggiunti simultaneamente attraverso un approccio monocomponente in ambiente acquoso. I siti di affinità del metallo arricchito sulle superfici MOF agiscono come un gancio, così la membrana extracellulare della vescicola può essere facilmente allacciata sulle nanoparticelle MOF. La nostra strategia biomimetica rende le nanoparticelle sintetiche simili a vescicole extracellulari ma hanno dentro il carico desiderato.”

Il sistema di nanoparticelle circola nel flusso sanguigno fino a quando non trova il cancro e si blocca sulla membrana cellulare. La cellula cancerosa ingerisce la nanoparticella in un processo chiamato endocitosi. Una volta all’interno della cellula, l’acidità più elevata delle vescicole di trasporto intracellulare delle cellule tumorali fa sì che le nanoparticelle della struttura metallo-organica si rompano e rilasciano la proteina tossica nel citosol,  uccidendo la cellula.

Il futuro della nanomedicina

Continua Zheng:

“La nostra struttura metallo-organica ha una capacità di carico molto elevata, quindi non abbiamo bisogno di usare molte particelle. Questo mantiene bassa la tossicità generale.”

I ricercatori hanno studiato l’efficacia del nanosistema e la sua tossicità in un modello animale. Hanno poi riportato i loro risultati in un articolo di copertina sul Journal of American Chemical Society.

I ricercatori ritengono che il loro nanosistema fornisca uno strumento per la consegna mirata di altre proteine che richiedono il cloaking dal sistema immunitario. La Penn State ha richiesto la protezione dei brevetti per la loro tecnologia.

Roberto Bovolenta

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