La luce potrebbe diventare una potente arma contro i tumori, capace di colpire e distruggere i centri energetici delle cellule tumorali, innescando la morte delle cellule stesse. Questo è quanto emerge da un nuovo studio pubblicato nel numero di dicembre della rivista Cancer Research. Gli scienziati della Ohio State University hanno sviluppato una terapia genica innovativa che sfrutta nanoparticelle per indirizzare con precisione le cellule tumorali, interrompendo la loro produzione di energia e provocandone la morte.
Gli esperimenti condotti su modelli animali, in particolare su topi affetti da glioblastoma e tumori mammari aggressivi, hanno dimostrato che questa terapia mirata è efficace nel ridurre significativamente le masse tumorali. Il team di ricerca ha superato una sfida importante nell’individuare una tecnica per colpire i mitocondri, i centri energetici delle cellule, utilizzando correnti elettriche attivate dalla luce. La tecnologia sviluppata, chiamata mLumiOpto, si è rivelata fondamentale per questo processo.
La scienza dietro mLumiOpto
“Interrompiamo la membrana in modo che i mitocondri non possano funzionare correttamente, né produrre energia né fungere da centri di segnalazione“, ha spiegato Lufang Zhou, professore di ingegneria biomedica e chirurgia presso la Ohio State University, e coautore dello studio. “Ciò causa la morte cellulare programmata, seguita da danni al DNA: le nostre indagini hanno dimostrato che questi due meccanismi sono coinvolti e uccidono le cellule cancerose“, ha aggiunto Zhou. La ricerca è stata condotta insieme all’autore principale, X. Margaret Liu, professoressa di ingegneria chimica e biomolecolare presso la stessa università, che ha sviluppato le particelle necessarie per somministrare con precisione la terapia genica.
I mitocondri, che sono responsabili della produzione di energia nelle cellule, sono da tempo considerati un obiettivo terapeutico per il trattamento del cancro, ma la loro membrana interna impermeabile rendeva difficile intervenire su di essi. Tuttavia, cinque anni fa, il laboratorio di Zhou ha scoperto come sfruttare una vulnerabilità nella membrana interna, un differenziale di carica elettrica che mantiene intatta la sua struttura e le sue funzioni. “I precedenti tentativi di usare un reagente farmaceutico contro i mitocondri avevano come bersaglio specifici percorsi di attività nelle cellule tumorali“, ha spiegato Zhou. “Il nostro approccio prende di mira direttamente i mitocondri, usando geni esterni per attivare un processo che uccide le cellule. Questo è un vantaggio significativo, e abbiamo dimostrato di poter ottenere risultati eccellenti nell’uccidere diversi tipi di cellule tumorali“.
L’innovazione nella somministrazione della terapia
Nel nuovo studio, il team ha sviluppato una strategia che prevede l’inserimento di due tipi di molecole geneticamente modificate nelle cellule tumorali: una proteina sensibile alla luce, denominata CoChR, che può generare correnti cariche positivamente, e un enzima che emette bioluminescenza. Queste molecole sono state consegnate alle cellule tumorali tramite un virus adeno-associato (AAV), un vettore ben noto e minimamente infettivo che trasporta i geni al fine di promuovere la loro espressione terapeutica.
Una volta che le molecole raggiungono i mitocondri, un’iniezione successiva di una sostanza chimica specifica attiva la luce prodotta dall’enzima, innescando il collasso dei mitocondri. Questo processo consente di uccidere le cellule tumorali in modo mirato, evitando danni ai tessuti sani circostanti. “Questa costruzione assicura stabilità nel corpo umano perché la particella proviene da una linea cellulare umana“, ha dichiarato Liu. Inoltre, l’anticorpo monoclonale sviluppato dal team consente di identificare specifici recettori sulla superficie delle cellule tumorali, aumentando l’efficacia della terapia. “Questo anticorpo monoclonale può identificare un recettore specifico, quindi trova le cellule tumorali e fornisce i nostri geni terapeutici. Abbiamo utilizzato più strumenti per confermare questo effetto“, ha precisato Liu.
Risultati promettenti sugli animali
Gli esperimenti su modelli animali hanno rivelato che la terapia genica ha ridotto significativamente il carico tumorale in topi affetti da due forme di tumori difficili da trattare: il glioblastoma cerebrale e il carcinoma mammario triplo negativo. Oltre a ridurre la dimensione dei tumori, il trattamento ha anche prolungato la sopravvivenza dei topi con glioblastomi. Gli studi di imaging hanno confermato che gli effetti della terapia erano circoscritti al tessuto tumorale, senza impattare sulle cellule sane. Inoltre, l’anticorpo monoclonale ha favorito una risposta immunitaria contro le cellule cancerose nel microambiente tumorale.
Il team di ricerca sta attualmente studiando ulteriori potenziali effetti terapeutici del mLumiOpto su altri tipi di tumori. “Abbiamo scoperto che questa terapia è molto potente per trattare più tumori“, ha concluso Liu. L’Ohio State University ha già presentato una domanda di brevetto provvisorio per le tecnologie sviluppate.
Questi progressi rappresentano una significativa innovazione nel trattamento dei tumori e potrebbero portare a terapie più efficaci e meno invasive in futuro.
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