Il progetto “SLaMM” per trattare il glioblastoma multiforme
Il glioblastoma multiforme è la forma più aggressiva di tumore cerebrale, con una prognosi estremamente sfaverovele. La sopravvivenza media è di poco più di un anno dal momento della diagnosi, e meno del 5% dei pazienti vive più di 5 anni. Ciò è imputabile a una serie di fattori, che comprendono da una parte il difficile trattamento chirurgico, che deve affrontare la natura infiltrante del tumore e la difficoltà di intervenire direttamente sul cervello in zone poco accessibili, e dall’altra il trattamento chemioterapico, che va incontro a fenomeni di resistenza sviluppati dalle cellule maligne oltre a dovere fare i conti con la naturale barriera ematoencefalica del cervello, che “seleziona” le molecole che riescono ad arrivare a livello del sistema nervoso centrale, limitando l’efficacia dei farmaci.
Ad oggi il trattamento di elezione consiste, dove possibile, nell’intervento chirurgico seguito da chemoterapia. Purtroppo si presenta molto spesso una recidiva della patologia, causata da quei microscopici frammenti di tessuto tumorale che il chirurgo non riesce a rimuovere durante l’operazione.
Io e il mio gruppo, nell’ambito del progetto “SLaMM” supportato dall’European Research Council, ci prefiggiamo di elaborare delle soluzioni nanotecnologiche per trattare il glioblastoma multiforme. Il nostro obiettivo è la realizzazione di nanoparticelle ibride lipidiche e magnetiche in grado di oltrepassare la barriera ematoencefalica e raggiungere le cellule tumorali per trattarle. Tali particelle sono costruite in modo che agiscano in contemporanea con due modalità : la chemoterapia, infatti le nanoparticelle vengono caricate con un farmaco antitumorale, e con la terapia ipertemica, grazie alla presenza della componente magnetica in grado di generare calore a livello delle cellule tumorali così da promuoverne la morte e/o incrementare l’effetto del farmaco.
Recentemente abbiamo sintentizzato tali nanoparticelle, testandole in vitro su modelli cellulari complessi. Tali nanovettori si sono rilevati efficienti nell’attraversare modelli in vitro della barriera ematoencefalica, e di disintregare “sferoidi” 3D di cellule tumorali grazie ad una combinazione di chemoterapia ed ipertermia. I nostri risultati sono apparsi sulla rivista scientifica internazionale Nanoscale (https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/NR/C9NR07976A#!divAbstract)
In un altro studio, pubblicato su Advanced Healthcare Materials (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.201900612) , abbiamo realizzato e testato un nuovo tipo di nanoparticelle ibride multifunzionali, di cui abbiamo dimostrato l’efficacia anti-tumorale su un modello complesso di barriera ematoencefalica e colture 3D di glioblastoma multiforme.
Queste ultime particelle sono costituite da un nocciolo di magnetite ed ossido di manganese in modo che grazie alla magnetite queste nanoparticelle possano essere manipolate con un campo magnetico statico esterno, e quindi “guidate” in zone ben precise. In presenza di un campo elettromagnetico alternato, le particelle sviluppano calore e quindi consentono una terapia ipertermica in cellule tumorali. La specificità di queste nanoparticelle è inoltre che l’ossido di manganese conferisce proprietà antiossidanti che si combinano a quelle termiche. Abbiamo dimostrato che in presenza di stress ossidativo, una condizione che molto spesso accompagna la patologia tumorale con ulteriori effetti negativi, queste nanoparticelle sono in grado di neutralizzare i radicali liberi e produrre ossigeno, determinando inoltre un ulteriore aumento di temperatura. Le nanoparticelle sono state quindi rivestite con uno strato organico derivante da membrane di cellule tumorali: tale riverstimento ha consentito di targettare cellule della medesima linea tumorale grazie ad un riconoscimento membrana-membrana.
Il nostro obiettivo è di portare le nanoparticelle sviluppate sempre più vicino alla pratica clinica, così da ottenere in futuro un vettore multifunzionale e personalizzato, che ci permetta di adattare la terapia ai casi specifici dei singoli pazienti.
Gianni Ciofani è responsabile della linea di ricerca Smart Bio-Interfaces nel Centro di Micro-Bio Robotica di IIT a Pontedera (Pisa). Ha ottenuto il titolo di Dottore di ricerca in Ingegneria Biomedica presso la Scuola Superiore Sant’Anna nel 2010, e ha iniziato a collaborare con il Centro di Micro-BioRobotica di IIT a Pisa dal 2014. Nel 2016 riceve uno starting grant dall’ERC per svolgere il progetto SlaMM all’IIT.
