Biotecnologia
Gli acidi nucleici sferici migliorano drasticamente la somministrazione della chemioterapia
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Somministrazione terapeutica guidata dalla nanotecnologia nel cancro
La nostra comprensione del cancro è migliorata notevolmente negli ultimi decenni, portando alla scoperta di diverse molecole capaci di uccidere le cellule tumorali. Il problema, tuttavia, è che queste cellule fanno ancora parte dell’organismo, anche se si comportano in modo anomalo e finiscono per distruggere le altre cellule.
Questo significa che gli stessi farmaci che uccidono le cellule tumorali possono essere anche molto tossici per le altre cellule del corpo. Inoltre, le anomalie metaboliche e genetiche delle cellule tumorali spesso ostacolano la loro capacità di assorbire le sostanze chimiche utili contro di esse.
Per entrambi questi motivi, il processo di consegna dei farmaci oncologici alle cellule tumorali può essere tanto importante, se non più importante, dell’efficacia stessa del farmaco. In questo modo, non solo si riducono gli effetti collaterali negativi, ma il trattamento risulta sufficientemente efficace da salvare il paziente.
Un targeting preciso è anche fondamentale per ridurre il rischio di recidiva, poiché una maggiore efficienza comporta minori probabilità che cellule tumorali residue “si nascondano” al trattamento.
Un metodo di somministrazione particolarmente promettente utilizza gli Acidi Nucleici Sferici (SNA), un nuovo tipo di nanomolecola ben tollerata dall’organismo. Ricercatori della Northwestern University hanno recentemente dimostrato che gli SNA possono aumentare radicalmente l’efficacia di un farmaco per la leucemia.
I ricercatori hanno pubblicato i risultati su ACS Nano1 con il titolo “Acidi nucleici sferici chemioterapici”.
Problemi nella somministrazione dei farmaci oncologici
Gran parte dell’aumento della sopravvivenza al cancro negli ultimi due decenni è legata a sistemi migliori per somministrare le terapie. Gli anticorpi, soprattutto quelli monoclonali, sono per esempio diventati una delle migliori opzioni terapeutiche per molti tipi di tumore.
Un’altra opzione è l’utilizzo di un sistema di targeting passivo dei farmaci, in cui biomolecole o nanoparticelle mirano specificamente alle cellule tumorali.
Fonte: MDPI
Sebbene negli ultimi anni gli anticorpi abbiano dominato l’oncologia, la nanotecnologia rappresenta un’alternativa emergente. Nanoparticelle appositamente progettate possono legarsi direttamente alle cellule tumorali e trasportare la chemioterapia attraverso la membrana cellulare.
Fonte: MDPI
Acidi Nucleici Sferici (SNA)
I ricercatori hanno utilizzato strutture liposomiali di acidi nucleici sferici (SNA). Sono costituite da un nucleo di nanoparticelle circondato da un guscio formato da acidi nucleici densamente impacchettati e fortemente orientati.
Fonte: Nature
Gli SNA sono stati creati per la prima volta nel 1996 da Chad Mirkin presso Northwestern University, che è anche il capo ricercatore di questo studio.
Molti SNA diversi possono essere creati variando la natura del nucleo della nanoparticella (oro, argento, silice, liposoma, proteine, ecc.) e le sequenze degli acidi nucleici (DNA, RNA, ecc.).
Fonte: Cancers
Nanomedicina strutturale: una nuova era nella somministrazione dei farmaci
Studi precedenti hanno dimostrato che le cellule riconoscono gli SNA e li assorbono. Ancora più importante, le cellule tumorali, a causa della loro attività eccessiva, incorporano gli SNA a un ritmo molto più elevato rispetto alle cellule sane.
La natura stessa delle cellule tumorali le rende quindi più ricettive agli SNA.
“La maggior parte delle cellule possiede recettori scavenger sulla superficie. Ma le cellule mieloidi sovra‑esprimono questi recettori, quindi ne hanno ancora di più.
Se riconoscono una molecola, la tirano dentro la cellula. Invece di dover forzare il loro ingresso, gli SNA vengono naturalmente assorbiti da questi recettori.”
Questo rientra nel campo in crescita della nanomedicina strutturale, che utilizza un controllo preciso della struttura e della composizione per modulare il modo in cui le nanomedicine interagiscono con il corpo umano.
Attualmente sono in sperimentazione clinica sette terapie basate sugli SNA, non solo per il cancro ma anche per malattie infettive, neurodegenerative e autoimmuni.
Risultati pre‑clinici nella leucemia mieloide acuta (AML)
Costruzione di SNA per la chemioterapia
I ricercatori hanno testato il loro SNA liposomiale per il trattamento della leucemia. Hanno utilizzato 5-fluorouracile (5-Fu), mentre la componente di acido nucleico dello SNA era formata da dieci unità di 5-fluoro-2′-deossiuridina collegate chimicamente.
Fonte: ACS Publications
La chemioterapia tradizionale 5‑Fu spesso non riesce a raggiungere le cellule tumorali in modo efficiente. Può anche causare numerosi effetti collaterali problematici: nausea, affaticamento e, in rari casi, anche insufficienza cardiaca.
Il problema non è soltanto la tossicità del farmaco, ma anche il fatto che appena l’1% del trattamento si dissolve nell’organismo. Il composto quindi si aggrega o rimane solido e non può essere assorbito efficacemente.
«Sappiamo tutti che la chemioterapia è spesso terribilmente tossica. Molti però non si rendono conto che è anche poco solubile, quindi dobbiamo trovare modi per trasformarla in forme idrosolubili e somministrarla efficacemente».
La sovraespressione dei recettori SNA nelle cellule mieloidi, responsabili della leucemia, fa sì che anche una dose più bassa di 5-Fu raggiunga le cellule tumorali, mentre una quantità molto inferiore arriva alle cellule sane.
Un ulteriore vantaggio è l’elevata solubilità degli SNA liposomiali, che elimina anche questo problema.
«I chemioterapici attuali uccidono tutto ciò che incontrano: le cellule tumorali, ma anche molte cellule sane. La nostra nanomedicina strutturale cerca preferenzialmente le cellule mieloidi.
Invece di inondare di chemioterapia l’intero organismo, somministra una dose più alta e concentrata esattamente dove serve».
Miglioramenti di efficacia con la somministrazione SNA
La somministrazione di 5-Fu all’interno delle cellule tramite SNA è risultata 12,5 volte superiore rispetto al farmaco senza SNA. Ancora più importante, in uno studio in vitro la capacità di uccidere le cellule tumorali è aumentata di quattro ordini di grandezza, cioè di oltre 1.000 volte.
Nei topi usati come modello della leucemia umana, lo SNA chemioterapico ha mostrato un’efficacia antitumorale 59 volte superiore rispetto al solo 5-Fu. Altrettanto importante, durante il trattamento con SNA i topi non hanno manifestato nessuno degli effetti collaterali noti del 5-Fu.
«Nei modelli animali abbiamo dimostrato di poter arrestare la progressione dei tumori.
Se ciò si tradurrà nei pazienti umani, sarà un progresso davvero entusiasmante. Significherebbe una chemioterapia più efficace, migliori tassi di risposta e meno effetti collaterali».
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| Metrica | 5‑Fu libero (standard) | 5‑Fu somministrato con SNA (SNA liposomale) |
|---|---|---|
| Assorbimento cellulare (cellule AML) | 1× (valore di riferimento) | ~12,5× più alto |
| Potenza di uccisione cellulare in vitro | 1× (valore di riferimento) | Fino a ~10.000× più alta |
| Efficacia antitumorale nei topi (modello AML) | 1× (valore di riferimento) | ~59× maggiore riduzione del tumore |
| Tossicità / effetti collaterali osservati (nello studio) | Effetti collaterali noti significativi del 5‑Fu (nausea, affaticamento, cardiotossicità) | Nessuna tossicità evidente osservata nei parametri valutati (studio su topi) |
Applicazioni cliniche e commerciali future degli SNA
Gli SNA stanno rapidamente diventando un meccanismo molto promettente per la somministrazione di farmaci chemioterapici.
Il passo successivo sarà probabilmente testare altri farmaci nello stesso modello animale per verificare se i risultati possano migliorare ulteriormente. Per esempio, un altro chemioterapico noto per la sua tossicità ma molto efficace nell’uccidere le cellule potrebbe diventare tollerabile o quasi innocuo grazie agli SNA e, al tempo stesso, ancora più efficace contro le cellule tumorali.
Nel lungo periodo saranno necessari studi sull’uomo per valutare il potenziale della tecnologia nei pazienti. È spesso un processo costoso, dalla fase I, in cui si verifica se volontari sani tollerano il farmaco, alla fase III, condotta su numerosi pazienti oncologici.
Commercializzazione e start‑up SNA
CancerVax
Chad A. Mirkin, ricercatore principale dello studio e scopritore degli SNA, è anche il fondatore scientifico di Flashpoint Therapeutics, azienda impegnata a portare gli SNA nelle applicazioni terapeutiche umane.
Sulla base di nove studi in vivo, l’azienda afferma che gli SNA migliorano di 35 volte la somministrazione, producono un’attivazione immunitaria 80 volte più forte e aumentano di 6,5 volte l’eliminazione dei tumori da parte dei linfociti T. Gli SNA possono essere assorbiti da oltre 60 tipi di cellule.
Fonte: Flashpoint Therapeutics
L’azienda ha annunciato un accordo di ricerca con CancerVax, che sviluppa una piattaforma universale per il trattamento del cancro sfruttando il sistema immunitario.
L’investimento diretto in CancerVax è riservato agli investitori accreditati, ma è in corso anche una raccolta di capitale tramite crowdfunding, aperta a tutti gli investitori, a 2,10 dollari per azione e con una valutazione superiore a 80 milioni di dollari.
«La piattaforma universale per il trattamento del cancro di CancerVax richiede una somministrazione precisa di più componenti per individuare e contrassegnare efficacemente le cellule tumorali.
La nostra tecnologia è particolarmente adatta a questa sfida e consente di confezionare e somministrare carichi di Smart mRNA con l’efficienza e la precisione necessarie per realizzare appieno il potenziale di questo promettente approccio terapeutico».
Oltre che contro il cancro, gli SNA potrebbero essere impiegati anche per somministrare terapie basate su CRISPR.
Gli LNP-SNA sono entrati nelle cellule con un’efficienza fino a tre volte superiore, hanno causato meno tossicità, triplicato l’efficienza dell’editing genetico e migliorato di oltre il 60% le riparazioni precise del DNA rispetto ai comuni sistemi di somministrazione con nanoparticelle lipidiche.
Nel complesso, gli studi in vitro e in vivo sugli animali mostrano che gli SNA hanno raggiunto uno stadio molto promettente. La tecnologia è pronta per essere studiata nell’uomo contro il cancro, nella terapia genica e in altre importanti applicazioni mediche.
È inoltre probabile che gli SNA beneficino dell’emergere di altre terapie e tecnologie di precisione, come CRISPR, che ne rafforzeranno ulteriormente il potenziale.
Studio citato
1. Taokun Luo, Young Jun Kim, Zhenyu Han, Jeongmin Hwang, Sneha Kumari, Vinzenz Mayer, Alex Cushing, Roger A. Romero, Chad A. Mirkin. Acidi nucleici sferici chemioterapici. ACS Nano, volume 19, numero 44. 29 ottobre 2025. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16609
