nanoparticelle

Una ricerca preclinica ha mostrato che utilizzare le nanoparticelle per veicolare l’RNA messaggero attraverso la membrana delle cellule T potrebbe portare a minori effetti collaterali

Punti di forza e punti critici sono intrinsechi di ogni fatto, persona o cosa. Le terapie CAR-T non escluse. Da quando sono arrivate sul mercato statunitense nel 2017 infatti, la comunità scientifica oltre a decantarne i vantaggi, ha continuato a lavorarci per migliorarle ulteriormente ed estenderne ancora le potenzialità. Un punto particolarmente importante su cui diversi gruppi di ricerca sono impegnati è la sicurezza, che può ancora essere migliorata. Proprio su questo fronte alcuni scienziati dell’Università della Pennsylvania hanno sviluppato di recente un sistema sperimentale per produrre cellule CAR-T meno tossiche, sfruttando per la manipolazione genetiche nanoparticelle che veicolano l'RNA messaggero (mRNA), anziché il classico virus contenente il DNA.

La terapia CAR-T “classica”
Oggi la classica terapia CAR-T prevede l’estrazione delle cellule T (ovvero i linfociti T che sono cellule del nostro sistema immunitario) dal paziente e la loro successiva manipolazione genetica in laboratorio in modo che esprimano sulla loro superficie, come un’antenna, un recettore chiamato “CAR” (Chimeric Antigen Receptor). Questo – una volta che le cellule modificate sono state reinfuse nel paziente – è in grado di riconoscere il tumore e di conseguenza permettere ai linfociti T di combatterlo ed eliminarlo. Per fare in modo che le cellule T del sistema immunitario “sviluppino” queste antenne si utilizza un virus che contiene una porzione di DNA con le istruzioni per la produzione del recettore CAR. Come per i classici protocolli di terapia genica, dunque, le cellule T del paziente vengono infettate con questo virus - precedentemente reso innocuo - che veicola al loro interno il DNA. “Un metodo di ingegneria virale che produce cellule T con espressione dei CAR permanente”, ha affermato Margaret Billingsley, del Dipartimento di Bioingegneria presso la School of Engineering and Applied Science di Penn e che ha partecipato alla ricerca. “Ma ciò può portare a gravi effetti avversi, poiché le cellule CAR-T rimangono attive nel paziente anche dopo l'eradicazione delle cellule tumorali”.

La versione della Penn University
La tecnica messa a punto dal gruppo di ricerca guidato da Michael Mitchell - professore di innovazione bioingegneristica, presso il dipartimento di bioingegneria della School of Engineering and Applied Science di Penn - prevede invece di utilizzare un RNA messaggero (mRNA), la molecola responsabile di veicolare e trasformare l’informazione genetica dal DNA, in cui viene custodita, alla sintesi delle proteine, responsabili delle varie funzioni nelle cellule. L’mRNA conferisce solo un cambiamento temporaneo alle cellule del sistema immunitario del paziente e non permanente come nel caso del DNA. Secondo lo studio pubblicato a gennaio su Nano Letters, i ricercatori sono riusciti a consegnare l’mRNA alla cellula facendolo passare attraverso la membrana della cellula T per mezzo di una nanoparticella a base lipidica. “L'uso dell'mRNA per generare cellule CAR-T – continua Billingsley – permette un’espressione transitoria del CAR. Il che consentirebbe ai medici di somministrare terapie CAR-T in dosi mirate alle cellule tumorali, senza danneggiare la maggior parte delle cellule sane e mitigando così gli effetti collaterali”.

Una tecnica sperimentale
L’approccio, come spiegano i ricercatori, non è ancora entrato nella pratica clinica, poiché i metodi per veicolare l'mRNA attraverso la membrana delle cellule T sono ancora limitati. Al momento esiste già un sistema di questo tipo, detto di elettroporazione, che prevede la perforazione della membrana cellulare con un impulso elettrico. Il sistema però pare non essere un'opzione interessante perché troppo invasivo e con un elevato rischio di morte per le cellule T o di compromissione della funzionalità. La piattaforma sviluppata da Mitchell e colleghi permette il trasporto di mRNA attraverso la membrana della cellula T in quantità sufficienti, tali da essere tradotte nelle proteine del recettore desiderato e, inoltre, da essere meno tossiche per la cellula stessa. Motivo per cui potrebbe rappresentare un’utile e più sicura alternativa per produrre le CAR-T terapeutiche.

La giusta nanoparticella
Poiché le cellule T non assorbono prontamente materiale dal loro ambiente, trovare la giusta nanoparticella per questa applicazione non è stato facile. Anche perché la piattaforma deve trovare un buon compromesso tra una consegna altamente efficiente e una bassa citotossicità.
“Quando si trasporta l'mRNA terapeutico nelle cellule è sempre necessario bilanciare la potenzialità con gli effetti collaterali tossici”, afferma Mitchell. “Il nostro laboratorio progetta nanoparticelle lipidiche ionizzabili che possono attraversare in modo sicuro le membrane cellulari e allo stesso tempo sono in grado di rilasciare l’mRNA terapeutico al momento giusto”. Inoltre secondo il ricercatore, questo sistema permette di produrre mRNA per diversi recettori CAR, o altri recettori terapeutici, molto rapidamente semplicemente alterando la sequenza di mRNA. Consentirebbe quindi di disporre di una varietà di applicazioni in tempi più brevi.

Prossimi passi
Per ora la ricerca è stata condotta solo in esperimenti in vitro, con i quali i ricercatori hanno dimostrato che le nanoparticelle messe a punto hanno generato cellule CAR-T efficaci nel combattere ed uccidere le cellule tumorali, tanto quanto le classiche CAR-T ingegnerizzate con vettori virali e attualmente in uso clinico. I prossimi passi includeranno studi in vivo progettati per studiare l’impatto di questo muovo sistema di somministrazione, esaminando gli effetti dell'espressione transitoria di CAR sull'efficacia terapeutica e sugli effetti collaterali.

 

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