Dai rifiuti biologici alla terapia oncologica di precisione
La diagnosi e il trattamento del cancro si basano spesso su tecnologie separate, il che significa che i medici potrebbero dover ricorrere a procedure diverse per individuare i tumori, valutarne le caratteristiche e somministrare la terapia. Lo sviluppo di strumenti più sicuri in grado di combinare queste funzioni potrebbe contribuire a rendere più precisa la cura del cancro, riducendo al contempo l’onere per i pazienti.
Dalla biomassa ai nanoibridi multifunzionali
Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra), il progetto UNAT(si apre in una nuova finestra) ha studiato nanoibridi a base di carbonio di dimensioni ultracompatte progettati per combinare l’imaging e la terapia oncologica in un’unica piattaforma. Integrando strutture di carbonio organico con componenti metallici, i ricercatori hanno cercato di sfruttare le loro proprietà complementari per applicazioni teranostiche. Una caratteristica distintiva di questo approccio è l’enfasi posta sulla sintesi sostenibile. I nuclei di carbonio possono essere prodotti a partire da biomassa e rifiuti biologici, tra cui i residui di caffè(si apre in una nuova finestra) e i gusci di arachidi(si apre in una nuova finestra), fornendo una fonte alternativa per la produzione di nanomateriali. I nanoibridi così ottenuti possono essere funzionalizzati per controllare il modo in cui interagiscono con le cellule biologiche e dove si accumulano.
Diagnostica e terapia in un’unica piattaforma
«I nanoibridi a base di carbonio sviluppati nel progetto UNAT rappresentano uno strumento medico di nuova generazione molto promettente perché combinano perfettamente diagnostica avanzata e terapia mirata in un’unica piattaforma ultracompatta», spiega il ricercatore principale Vladimir Lysenko. Le loro dimensioni ridotte (meno di 20 nm) e le proprietà fisico-chimiche consentono ai nanoibridi di generare diversi segnali di imaging. A differenza dei mezzi di contrasto clinici standard, i nanoibridi UNAT sono bimodali ed emettono fluorescenza multispettrale per una visualizzazione cellulare e intraoperatoria ad alta risoluzione. Allo stesso tempo, consentono di ottenere immagini di risonanza magnetica (RM) ad alto contrasto dei tessuti profondi. Nella pratica clinica, ciò significa che se in un’area specifica si accendono sia i segnali fluorescenti che quelli della RM, vi è un’elevata certezza diagnostica che si tratti di tessuto canceroso. È importante sottolineare che le loro dimensioni idrodinamiche ultra-ridotte e la carica superficiale negativa garantiscono una clearance rapida ed efficiente attraverso le vie renali ed epatobiliari. Ciò elimina praticamente i rischi di tossicità a lungo termine.
Verso una cura oncologica personalizzata
UNAT ha dimostrato il potenziale di questi nanoibridi non solo come agenti di imaging, ma anche come strumenti terapeutici. Diversi punti quantici di carbonio hanno mostrato in vivo una intrinseca attività antitumorale(si apre in una nuova finestra), con una formulazione ricca di azoto che ha raggiunto fino al 93 % di inibizione della crescita tumorale e ridotto le metastasi polmonari in un modello murino. I nanoibridi contenenti gadolinio hanno dimostrato effetti radio-sensibilizzanti con somministrazione ripetuta in vivo, portando a un’inibizione della crescita tumorale del 97 %. Sebbene rimangano ancora passi significativi da compiere prima di poter prendere in considerazione l’uso clinico, i risultati di UNAT forniscono una base per ulteriori sviluppi. I ricercatori dovranno chiarire i meccanismi alla base dei forti effetti antitumorali, ottimizzare la somministrazione e testare i nanoibridi su una gamma più ampia di modelli tumorali. La fase successiva comprenderà anche la tutela della proprietà intellettuale, il potenziamento della sintesi in condizioni di buone pratiche di fabbricazione e studi tossicologici e farmacocinetici formali prima di potenziali studi clinici di fase I. Se questi passaggi avranno esito positivo, la tecnologia multimodale potrebbe contribuire a una cura del cancro più personalizzata e supportare decisioni terapeutiche più mirate e il monitoraggio della risposta al trattamento nel tempo. «Anziché basarsi esclusivamente sulle risposte a livello di popolazione, un approccio di questo tipo potrebbe aiutare a identificare i pazienti che hanno maggiori probabilità di trarre beneficio da un determinato trattamento», conclude Lysenko.
