Nano-navette nel sangue: un’arma contro i tumori

Sono italiane le nano-navette contro i tumori realizzate all’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova (IIT), sotto la guida di Paolo Decuzzi, direttore del Laboratorio di Nanomedicina di precisione. Sono state definite “farmaci intelligenti” che viaggiano nel sangue colpendo i tessuti malati e risparmiando quelli sani. Ma il sistema immunitario è pronto ad intercettare qualunque particella “estranea” all’organismo…come fare allora? I ricercatori dell’IIT hanno costruito nano-navette speciali che riescono ad “ingannare” le difese immunitarie portando il farmaco a destinazione. Oppure, all’occorrenza, si lasciano catturare di proposito dai macrofagi, le cellule del sistema immunitario che fagocitano i nemici, potenziando la loro azione contro i tumori.

Tecnologie sempre più…nano

Le nostre armi contro i tumori sono sempre più sofisticate e piccole! Ma quanto esattamente?

Fig.1 I numeri sono espressi in nanometri. Le nanotecnologie operano su scale comprese in genere tra 1 e 100 nanometri

Siamo nell’ordine dei nanometri, ossia un milionesimo di millimetro. È una misura così fuori dal nostro quotidiano che facciamo quasi fatica ad immaginarla. Eppure queste nanoparticelle sono “navette” particolarmente efficaci per veicolare molecole terapeutiche contro cancro, malattie cardiovascolari, infiammatorie o neurologiche. Per mezzo della circolazione sanguigna, sono in grado di raggiungere qualunque distretto vascolare e orientarsi facilmente verso tessuti che esprimono un’anomalia, ad esempio sfruttando l’aumentata permeabilità dei vasi sanguigni nelle regioni infiammate o l’espressione di determinati recettori.

Fuga dal sistema immunitario

La strada per raggiungere il bersaglio è lunga e tortuosa. Le cellule immunitarie perlustrano i vasi sanguigni per garantire la salute del nostro organismo. Poco importa che le nano-navette contengano farmaci essenziali per la nostra salute: quando entrano in circolo vengono ricoperte di molecole eterogenee chiamate “opsonine” che le identificano come “corpi estranei” e ne segnalano la presenza alle cellule immunitarie. I macrofagi, che rappresentano la prima linea di difesa contro le minacce esterne, le “mangiano” circondandole con la loro membrana in un processo chiamato “fagocitosi”. Di tutte le nano-particelle inoculate, solo una minima parte riesce veramente a raggiungere i tessuti malati; le altre finiscono nelle fauci dei macrofagi.

Fig.2 I macrofagi inglobano le sostanze estranee nella loro membrana, formando vescicole chiamate fagosomi, che si fondono poi con i lisosomi per la “digestione”

Ma non tutto è perduto! I ricercatori conoscono strategie per sfuggire al sistema immunitario, ad esempio decorando la superficie delle particelle con polimeri naturali o sintetici che impediscono l’adsorbimento delle opsonine e respingono la membrana dei fagociti. Ma la soluzione è solo temporanea: i polimeri possono deteriorarsi e la nanoparticella rimanere scoperta.

Nano-navette più “soffici”

Per eludere le difese immunitarie, i ricercatori hanno imparato a giocare con la forma delle particelle e anche con la loro consistenza! Il gruppo di Decuzzi ha realizzato delle nano-navette più “soffici” (con una maggiore capacità di deformarsi) dalla consistenza che mima quella delle cellule del sangue. Ma perché particelle più morbide sarebbero in grado di sfuggire ai macrofagi?

La fagocitosi è un processo complesso, che comporta una riorganizzazione strutturale della membrana del macrofago. La membrana si protende, si piega, si avvolge; nel fare questo, applica un insieme di forze meccaniche sulla particella stessa per facilitare la sua internalizzazione. La forza risultante applicata è maggiore se il corpo è rigido, ma le nostre nano-navette sono soffici e  riescono a…sgusciare via! Possono quindi opporsi alla fagocitosi e confondersi tra le cellule circolanti viaggiando indisturbate fino a destinazione.

Le opportunità per l’immunoterapia

I ricercatori hanno fatto di più. Hanno scoperto come modulare la consistenza delle nano-navette e di conseguenza la loro interazione con i macrofagi. Hanno quindi realizzato un secondo tipo di nano-navetta più rigido, della consistenza dell’osso, che viene effettivamente riconosciuto dalle cellule immunitarie. Ma non è un problema perché il suo bersaglio sono proprio i macrofagi!

La nano-navette rigide funzionano come degli speciali “cavalli di Troia”: possono essere usate per introdurre farmaci immunomodulatori direttamente nei macrofagi potenziando la loro azione contro le cellule cancerose. Usando insieme questi due tipi di particelle possiamo attaccare il sistema immunitario da due fronti unendo la tradizionale chemioterapia alla più recente immunoterapia, quella che sfrutta il sistema immunitario per combattere il cancro.

Le nanotecnologie sono un campo di grande interesse; ci consentono di scrutare il mondo a scale impensabili fino a poco tempo fa. Stiamo imparando a guidarle al bersaglio con sempre maggiore precisione superando gli ostacoli e persino utilizzandole per potenziare il sistema immunitario. La tecnica per ora si sta sperimentando sugli animali, ma se funzionasse sarebbe una speranza contro tumori particolarmente ostici come quelli di ovaio, polmone e pancreas, il glioblastoma e alcune forme del tumore al seno.

Fonte: Palomba, R., et al. (2018). Modulating Phagocytic Cell Sequestration by Tailoring Nanoconstruct Softness. Acs Nano

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