Leucemia: nanomedicina per consegna mirata di chemioterapia

(Leucemia-Immagine Credit Public Domain).

I ricercatori dell’Institute of Process Engineering (IPE) dell’Accademia cinese delle scienze, dell’Università di Pechino e dello Zhujiang Hospital della Southern Medical University hanno sviluppato una nanomedicina a base di ferritina (Fn) per la somministrazione mirata di arsenico (As) e una terapia efficace contro diversi tipi di  leucemia.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Nanotechnology il 25 ottobre.

La leucemia è una grave minaccia per la salute umana, con bassi tassi di sopravvivenza sia per gli adulti che per i bambini. In clinica, la chemioterapia è ancora la principale modalità terapeutica per tutti i tipi di leucemia e inevitabilmente induce una distribuzione fuori bersaglio ed effetti collaterali tossici.

La somministrazione mirata di farmaci chemioterapici alle cellule leucemiche può alleviare gli effetti collaterali tossici e potenziare gli effetti terapeutici. Sono stati identificati diversi nuovi bersagli sulle cellule leucemiche, ma le loro caratteristiche di espressione variano notevolmente per i diversi tipi e corsi di leucemia.

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Attraverso lo screening di un gran numero di campioni clinici, i ricercatori hanno confermato che i pazienti con diverse forme di leucemia presentavano un’espressione stabile e forte di CD71. “CD71 può essere utilizzato come un nuovo e affidabile obiettivo per lo sviluppo di terapie di precisione anti-leucemia”, ha affermato il Prof. LI Yuhua dell’Ospedale di Zhujiang.

Come il ligando CD71, Fn ha una struttura quaternaria unica e una cavità interna, che sono favorevoli all’accomodazione del farmaco. Con l’ausilio di un processo di coordinamento mediato dal ferro, l’As trivalente (AsIII), la forma medicinale del farmaco chemioterapico triossido di arsenico (ATO), è stato caricato in modo efficiente all’interno di Fn.

La formulazione As@Fn ha mantenuto una forte capacità di legarsi a diversi tipi di cellule leucemiche. Dopo l’internalizzazione, l’AsIII verrebbe rilasciato nel lisosoma acido. “Siamo entusiasti di osservare che la nostra nanomedicina As@Fn ha migliorato significativamente l’accumulo di As nelle cellule leucemiche sia in vitro che in vivo. Tale comportamento bersaglio è favorevole per migliorare l’effetto letale del trattamento sulle cellule leucemiche riducendo la tossicità sui tessuti normali”, dice il Prof. WEI Wei dell’IPE.

In termini di efficacia terapeutica, As@Fn ha superato il gold standard in diversi modelli di xenotrapianto derivati ​​da linee cellulari, nonché in un modello di xenotrapianto derivato da pazienti.

“Questa nanomedicina non solo ha ampliato la finestra terapeutica mediata dalla ferritina, ma ha anche esteso l’applicazione a più tipi di leucemia”, ha affermato il Prof. MA Guanghui dell’IPE. “Dato che la Fn è una proteina endogena e l’ATO, il triossido di arsenico, è stato approvato per l’uso clinico anti-leucemia, la nostra nanomedicina ha il potenziale per la traduzione clinica rapida”.

Spiegano gli autori:

“L’arsenico trivalente (As ^III ) è un agente efficace per il trattamento di pazienti con leucemia promielocitica acuta, ma la sua natura ionica porta a diverse importanti limitazioni come basse concentrazioni efficaci nelle cellule leucemiche e una sostanziale citotossicità fuori bersaglio, che limita la sua applicazione generale ad altri tipi di leucemia. Qui, basandoci sulla nostra scoperta clinica che le cellule cancerose di pazienti con diverse forme di leucemia presentavano un’espressione stabile e forte di CD71, abbiamo progettato una nanomedicina As a base di ferritina, As@Fn, che si lega alle cellule leucemiche con un’affinità molto elevata e consegna in modo efficiente il citotossico As ^IIIin una grande varietà di linee cellulari leucemiche e cellule di pazienti. Inoltre, As@Fn ha esercitato forti effetti anti-leucemia in diversi modelli di xenotrapianto derivati ​​da linee cellulari, nonché in un modello di xenotrapianto derivato da pazienti, in cui ha costantemente superato il gold standard, mostrando il suo potenziale come trattamento di precisione per un varietà di leucemie“.

Un revisore di Nature Nanotechnology ha dichiarato: “Nel complesso, lo studio è stato ben condotto e controllato con una notevole quantità di dati in vitro e in vivo per sostenere che il nuovo As@Fn come una nuova nanomedicina As a base di ferritina è efficace per il trattamento di diversi leucemia umana”.