Macrofagi e radioterapia possono aumentare l’efficacia delle nanoparticelle


Un gruppo di ricerca presso il Massachusetts General Hospital ha rivelato una nuova, inaspettata funzione per i macrofagi nelle terapie oncologiche basate su nanoparticelle: secondo gli scienziati, il cui studio è stato pubblicato su Science Translational Medicine, essere sottoposti a radioterapia al momento giusto attrae i macrofagi verso i vasi sanguigni del tumore e provoca un aumento temporaneo di travaso dai capillari, aumentando fino al 600% l’efficacia delle nanoparticelle.

«Per oltre un decennio, il campo della nanomedicina ha cercato di migliorare il rilascio mirato dei farmaci sui tumori, soprattutto grazie allo sviluppo di materiali più avanzati e spesso con risultati altalenanti», spiega il coordinatore della ricerca Miles Miller. «Invece di focalizzarci sulle nanoparticelle, abbiamo sfruttato la microscopia in vivo per scoprire come cambiare la struttura del tumore stesso per accumulare in modo efficiente una varietà di nanofarmaci già approvati per l’uso clinico».

I farmaci oncologici “incapsulati” in una nanoparticella possono essere meglio assorbiti, distribuiti e metabolizzati dall’organismo: le nanoparticelle possono estendere la vita del farmaco in circolazione, evitando al tempo stesso i solventi tossici usati nelle infusioni chemioterapiche. Nella pratica clinica, però, la tecnica è piuttosto difficoltosa, per via delle peculiari caratteristiche del microambiente tumorale: l’alta pressione interna al tumore e la bassa permeabilità dei vasi sanguigni limitano infatti il passaggio dei farmaci.

Nel 2015, il laboratorio di Miller ha dimostrato che i macrofagi possono migliorare il rilascio dei farmaci basati su nanoparticelle: è inoltre dimostrato che la radioterapia può aumentare la permeabilità dei vasi sanguigni tumorali. In questo studio, Miller e colleghi hanno cercato di capire come produrre questi effetti e come combinarli per rendere più efficace il rilascio dei nanofarmaci.

In una serie di esperimenti su roditori, è emerso che la radioterapia produce alterazioni significative nel microambiente tumorale in una finestra temporale ben precisa: non prima di tre o quattro giorni dopo la somministrazione, e non oltre l’undicesimo giorno. L’analisi di biopsie (prima e dopo la radioterapia) provenienti da tumori del seno e della cervice ha rivelato un picco di macrofagi dopo le radiazioni, picco maggiore in corrispondenza di un dosaggio più alto.

Ulteriori esperimenti su animali hanno dimostrato che l’efficacia delle nanoparticelle, se somministrate tre giorni dopo la radioterapia, è raddoppiata rispetto ai farmaci tradizionali. Attraverso la microscopia in vivo si è potuto osservare come l’aumento della permeabilità vascolare fosse altalenante, e notevolmente superiore nei vasi sanguigni più grandi, in prossimità dei macrofagi. La rimozione di questi ultimi ha ridotto sia l’efficacia delle nanoparticelle, sia le alterazioni vascolari provocate dalle radiazioni.

I test su animali riguardanti gli effetti terapeutici della combinazione fra radioterapia e nanofarmaci hanno confermato l’efficacia della strategia e il ruolo chiave giocato dai macrofagi: mentre i farmaci tradizionali, combinati alla radioterapia, non producono alcun beneficio rispetto alle sole radiazioni, la versione “incapsulata” degli stessi farmaci somministrati tre giorni dopo la radioterapia ha eliminato quasi completamente i tumori, un effetto ridotto in modo significativo in assenza dei macrofagi.

Secondo i ricercatori, la scoperta spinge a condurre nuovi trial clinici che sfruttino questa tecnica: «La maggioranza dei trattamenti e dei nanofarmaci utilizzati in questo studio sono già approvati per l’uso in oncologia, quindi questa terapia combinata può essere testata in modo relativamente veloce», spiega Miller. «Visto il ruolo dei macrofagi, siamo particolarmente interessati a combinare la radioterapia e la nanomedicina con le immunoterapie oncologiche».