I nanobot semoventi riducono i tumori della vescica nei topi del 90% – Physics World

I nanobot semoventi riducono i tumori della vescica nei topi del 90% – Physics World

Timestamp: 21 febbraio 2024 7:00

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-caption="Trattamento mirato Accumulo di nanobot nel tumore visualizzato al microscopio. (Per gentile concessione: IRB Barcellona)”> Accumulo di nanobot nel tumore
Trattamento mirato Accumulo di nanobot nel tumore visualizzato al microscopio. (Per gentile concessione: IRB Barcellona)

Immaginate un esercito di particelle semoventi ricoperte di radioisotopi da 2500 a 10,000 volte più piccole di un granello di polvere che, dopo essere state iniettate nel corpo, cercano e si attaccano ai tumori cancerosi, distruggendoli. Sembra fantascienza? Non è così per i topi con cancro alla vescica.

Ricercatori spagnoli riferiscono che le nanoparticelle contenenti iodio radioattivo e che si spingono in seguito alla reazione con l'urea hanno la capacità di distinguere i tumori cancerosi della vescica dai tessuti sani. Questi “nanobot” penetrano nella matrice extracellulare del tumore e si accumulano al suo interno, consentendo alla terapia con radionuclidi di raggiungere il suo bersaglio preciso. In uno studio condotto presso il Istituto di Bioingegneria della Catalogna (IBEC) di Barcellona, ​​i topi che ricevevano una singola dose di questo trattamento avevano una riduzione del 90% delle dimensioni dei tumori della vescica rispetto agli animali non trattati.

Questo nuovo approccio potrebbe un giorno rivoluzionare il trattamento del cancro della vescica. Secondo il Global Cancer Observatory dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, il cancro alla vescica è il decimo tumore più comune al mondo, con oltre 600,000 nuovi casi diagnosticati nel 2022 e oltre 220,000 decessi a livello globale.

Il cancro della vescica non muscolo-invasivo, che rappresenta il 75% dei casi, viene attualmente trattato con la resezione del tumore seguita dall’iniezione intravescicale di farmaci chemioterapici o immunoterapici nella vescica. La somministrazione dei farmaci, tuttavia, è particolarmente impegnativa a causa della bassa permeabilità dell'urotelio (il tessuto che riveste l'interno del tratto urinario), del riempimento di urina e del successivo lavaggio dei farmaci. Il processo è scomodo anche per i pazienti, poiché devono girare il corpo a intervalli mentre sono sdraiati per consentire ai farmaci di raggiungere tutti i lati della parete della vescica. Dopo il trattamento, esiste un rischio del 30-70% di recidiva entro cinque anni.

Per migliorare i risultati clinici, ricercatore principale Samuel Sanchez e colleghi mirano a sviluppare trattamenti innovativi e più efficaci per il cancro alla vescica e, nel processo, a ridurre i tassi di recidiva. Inoltre, una terapia a dose singola ridurrebbe significativamente il costo del trattamento, che attualmente richiede tra i sei e i 14 ricoveri ospedalieri.

Il team ha creato nanobot da nanoparticelle di silice mesoporosa con vari componenti funzionali sulle loro superfici. Questi includono radioisotopi per la visualizzazione PET o la terapia con radionuclidi e la proteina ureasi, che reagisce con l'urea nelle urine e consente la propulsione del nanobot.

Scrivere dentro Natura Nanotecnologia, i ricercatori riferiscono che quando hanno aggiunto una gocciolina di nanobot a una soluzione contenente 300 mM di urea, i nanobot hanno mostrato un movimento sciamante, formando fronti attivi e vigorosi e vortici tridimensionali. Senza l'urea, i nanobot si depositavano semplicemente vicino al sito di aggiunta.

Per esaminare se i nanobot possono raggiungere un tumore in vivo, il team ha valutato il loro comportamento nei topi portatori di tumore. Le immagini della tomografia a emissione di positroni (PET) hanno mostrato che i segnali provenienti dai nanobot radiomarcati erano localizzati insieme alla posizione del tumore, come determinato tramite risonanza magnetica, con la radioattività osservata principalmente nel sito target del tumore. Solo i topi iniettati con nanobot più urea hanno mostrato un sostanziale accumulo nella massa tumorale: i nanobot somministrati in acqua e le nanoparticelle di controllo (senza ureasi) somministrate in acqua o urea hanno mostrato un assorbimento minimo del tumore.

I ricercatori suggeriscono che la mobilità dei nanobot li aiuta a penetrare nella massa tumorale. "I nanobot non hanno anticorpi specifici per riconoscere il tumore e il tessuto tumorale è tipicamente più rigido del tessuto sano, ma questo non è il caso dei tumori della vescica" spiega il co-primo autore Meritxell Serra Casablancas dell'IBEC. “Abbiamo osservato che questi nanorobot possono abbattere la matrice extracellulare del tumore aumentando localmente il pH attraverso una reazione chimica autopropulsiva. Questo fenomeno ha favorito una maggiore penetrazione del tumore”. I ricercatori ritengono che i nanobot entrino in collisione con l'urotelio come se fosse un muro, ma penetrano nel tumore che è più spugnoso.

Il team osserva che identificare i nanobot nelle immagini al microscopio di tessuti sezionati è stato impegnativo. Dopo che le tecniche di microscopia ottica confocale hanno fallito, i ricercatori di IRB Barcellona ha sviluppato un sistema di microscopia a foglio luminoso, basato sull'illuminazione laser planare, in grado di scansionare i diversi strati della vescica e creare una ricostruzione 3D dell'intero organo.

"Il sistema di microscopia diffusa a fogli di luce elastica che abbiamo sviluppato ci ha permesso di eliminare la luce riflessa dal tumore stesso, permettendoci di identificare e localizzare le nanoparticelle in tutto l'organo senza previa etichettatura, con una risoluzione senza precedenti", afferma Giulio Colombelli dell'IRB Barcellona.

Per valutare l'effetto terapeutico della tecnica, il team ha etichettato i nanobot con lo iodio-131 (131I, un radioisotopo comunemente utilizzato per la terapia con radionuclidi) e li ha somministrati ai topi portatori di tumore. Trattamento a dose persa 131I-nanobot nell'urea hanno arrestato la crescita del tumore, mentre ad alte dosi 131Gli I-nanobot somministrati nell’urea hanno portato a una riduzione di quasi il 90% del volume del tumore rispetto agli animali non trattati.

Sanchez racconta Mondo della fisica che i prossimi passi del team saranno incapsulare piccoli farmaci attualmente utilizzati nella chemioterapia e continuare a testare l'efficienza dei nanobot come trasportatori di farmaci. Alla fine intendono potenziare i nanobot e studiare i percorsi normativi per passare ai primi studi clinici nei prossimi tre o quattro anni, attraverso lo spin-off dell'IBEC Terapia dei nanobot.

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