Ke Cheng, ingegnere biomedico della Columbia, ha sviluppato una tecnica che utilizza l’inalazione di esosomi o nanobolle, per fornire direttamente l’mRNA di IL-12 ai polmoni dei topi.
Il cancro al polmone è uno dei tumori più comuni e ha uno dei tassi di sopravvivenza più bassi al mondo. Le citochine, che sono piccole proteine di segnalazione, come l’interleuchina-12 (IL-12), hanno dimostrato un notevole potenziale come robusti soppressori tumorali. Tuttavia, le loro applicazioni sono limitate a causa di una moltitudine di gravi effetti collaterali.
In un articolo pubblicato di recente su Nature Nanotechnology, il Professore di ingegneria biomedica Ke Cheng e il suo gruppo di ricerca dimostrano che l’uso di nanobolle, chiamate esosomi, attraverso un metodo di trattamento inalatorio può fornire direttamente l’ RNA messaggero (mRNA) dell’IL-12 ai polmoni. Gli mRNA sono i modelli per la produzione di proteine specifiche che partecipano a una varietà di funzioni cellulari.
Sebbene gli scienziati abbiano precedentemente utilizzato liposomi (minuscole particelle a base di grasso) o nanoparticelle lipidiche (LNP) per fornire mRNA, questo metodo presenta diversi problemi, tra cui la mancanza di homing tissutale, per cui le particelle non raggiungono gli organi bersaglio e preoccupazioni circa la potenziale tossicità dopo l’esposizione a lungo termine. Negli ultimi 15 anni, il gruppo di Cheng ha sviluppato esosomi da utilizzare come trasportatori di farmaci superiori rispetto ai liposomi e agli LNP in indicazioni specifiche.
Consegna innovativa attraverso l’inalazione
Finora i medici potevano utilizzare l’IL-12 per curare il cancro solo iniettandola direttamente nel tumore o nel flusso sanguigno. Il laboratorio di Cheng ha scoperto che far inalare l’mRNA di IL-12 negli esosomi al paziente – in questo caso i topi – potrebbe non solo fornire IL-12 concentrato localmente nei polmoni, ma potrebbe anche combattere meglio il cancro con effetti collaterali minimi. Il metodo di inalazione è più efficiente nel creare concentrazioni più elevate di IL-12 proprio dove è necessario rispetto ad altri modi di fornire mRNA come l’utilizzo dei liposomi.
“Gli esosomi vengono solitamente iniettati sistematicamente nel flusso sanguigno“, ha detto Cheng. “In questo nuovo studio, dimostriamo che gli esosomi inalati possono raggiungere efficacemente il polmone e fornire un carico anti-cancro al polmone, l’mRNA di IL-12. Si tratta di un importante passo avanti nello sviluppo di nuovi farmaci inalabili per il trattamento del cancro del polmone, che ha uno dei tassi di sopravvivenza a cinque anni più bassi al mondo”.
Attivazione del sistema immunitario e resistenza del tumore
L’inalazione delle nanobolle con il progetto IL-12 può rilanciare le cellule immunitarie dei polmoni, trasformandole in potenti difensori equipaggiati per rilasciare sostanze che colpiscono direttamente e distruggono le cellule tumorali. Inoltre, IL-12 aiuta ad addestrare queste cellule immunitarie a “ricordare” le caratteristiche uniche delle cellule tumorali. Di conseguenza, se il tumore tenta di attaccare nuovamente, queste cellule immunitarie ben informate sono pronte a riconoscere ed eliminare rapidamente il tumore.
Inoltre, queste cellule immunitarie sovralimentate possono diffondere la loro nuova conoscenza ad altre cellule immunitarie non addestrate in tutto il corpo, creando un esercito di difensori. Ciò significa che anche se le cellule tumorali tentano di diffondersi oltre la loro posizione originale come i polmoni, queste cellule immunitarie preparate possono individuarle e spazzarle via, offrendo un sistema di difesa contro il cancro a livello dell’intero organismo. I topi che hanno inalato questa terapia hanno dimostrato la soppressione del tumore polmonare e una maggiore resistenza alle recidive tumorali.
Combinare efficacia e semplicità
“Questa strategia si distingue come un potente sistema di rilascio dell’mRNA di IL-12 nel microambiente polmonare“, affermano i ricercatori, “e combina semplicità ed efficacia contro i tumori primari e le metastasi. Rispetto ad altri controlli di nanoparticelle, gli esosomi aumentano l’espressione di IL-12 con una tossicità mitigata. Ed è probabile che i pazienti siano molto più soddisfatti semplicemente inalando la sostanza terapeutica piuttosto che ricevendo iniezioni intratumorali“.
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Direzioni future
Il gruppo di Cheng sta ora lavorando con gli oncologi dell’Irving Medical Center della Columbia University per tradurre i risultati di questo studio nella clinica a beneficio dei pazienti affetti da cancro ai polmoni.
Immagine Credito Scitechdayli.com
