Un nou proces de fabricaţie permite nanoparticulelor anticancer să fie utilizate mai rapid în practica clinică. Inginerii MIT au dezvoltat o metodă de producţie la scară largă pentru nanoparticule care livrează medicamente anticancer direct în tumori. Creşterea capacităţii de producţie a nanoparticulelor ar putea accelera testarea de noi tratamente oncologice.
Nanoparticulele acoperite cu polimeri şi încărcate cu substanţe terapeutice oferă un potenţial major în tratarea cancerului, inclusiv al cancerului ovarian. Aceste particule pot fi direcţionate specific, ţintind tumorile, unde eliberează conţinutul activ, reducând în acelaşi timp efectele adverse asociate chimioterapiei clasice.
În ultimii zece ani, echipa de la MIT a creat diverse astfel de particule printr-o tehnică denumită „asamblare strat cu strat” (layer-by-layer). Studiile realizate pe modele animale au arătat eficienţa acestor particule în combaterea cancerului.
Pentru a aduce mai aproape de utilizarea clinică aceste sisteme, cercetătorii au dezvoltat acum o tehnică de fabricaţie care permite obţinerea unui volum mai mare de particule într-un timp mult mai scurt.
„Există un mare potenţial în sistemele pe care le-am dezvoltat, iar rezultatele recente în studiile pe animale, mai ales în tratamentul cancerului ovarian, sunt foarte încurajatoare”, a declarat prof. Paula Hammond, vicedecan MIT şi membru al Institutului Koch pentru Cercetarea Integrativă a Cancerului. Pentru a duce această tehnologie la nivel clinic, este esenţială producerea acestora la scară industrială, a subliniat ea.
Noua lucrare a fost publicată pe 3 aprilie, în revista Advanced Functional Materials.
Un proces optimizat
Tehnica originală a laboratorului MIT presupunea aplicarea succesivă a straturilor de polimeri pe nanoparticule, alternând expunerea la polimeri cu sarcinile pozitive şi negative, fiecare strat putând conţine medicamente, molecule de ţintire sau alte substanţe terapeutice.
Însă acest proces este foarte lent: fiecare strat necesitând centrifugare pentru a elimina excesul de polimer – un pas consumator de timp şi greu de aplicat în producţia de masă.
Ulterior, s-a trecut la filtrarea prin flux tangenţial, o metodă care a eficientizat procesul, dar care rămânea limitată la loturi mici.
„Chiar şi cu filtrarea prin flux tangenţial, producţia era mică, insuficientă pentru studii clinice care necesită doze multiple pentru un număr mare de pacienţi”, a explicat prof. Hammond.
Soluţia a venit prin utilizarea unui dispozitiv de amestecare microfluidic, care permite adăugarea secvenţială a straturilor polimerice pe măsură ce particulele curg printr-un microcanal. Cantitatea de polimer este calculată cu precizie, eliminând necesitatea purificării după fiecare strat.
Această etapă de eliminare a paşilor de separare este una cheie – aceştia fiind cei mai costisitori şi consumatori de timp, potrivit prof. Hammond.
Metoda respectă şi standardele de fabricaţie de bune practici (GMP) impuse de autoritatea americană de reglementare în domeniul sănătăţii, FDA, fiind deja utilizată pentru producerea altor nanoparticule, inclusiv pentru vaccinuri ARN mesager (ARNm).
Procesul este mult mai sigur, repetabil şi scalabil pentru uz clinic, au precizat autorii.
Producţie extinsă
Cu noua metodă, cercetătorii pot produce 15 mg de nanoparticule – suficiente pentru aproximativ 50 de doze – în doar câteva minute, comparativ cu aproape o oră, prin metoda clasică. Astfel, devine fezabilă producţia acestora la scară largă.
Pentru a demonstra eficienţa metodei, echipa a produs nanoparticule încărcate cu interleukină-12 (IL-12), o citokină imunostimulatoare. În studiile anterioare, aceste particule au activat celule imune şi au încetinit creşterea tumorilor ovariene la şoareci.
Noua metodă a arătat performanţe similare cu varianta originală. Particulele se leagă de ţesutul tumoral, fără a pătrunde în celule, ceea ce le permite să funcţioneze ca markeri ce activează sistemul imunitar local. În modelele murine de cancer ovarian, tratamentul a dus la încetinirea creşterii tumorii şi, în unele cazuri, la remisie completă.
Echipa a depus un brevet pentru această tehnologie şi colaborează cu Deshpande Center, de la MIT, pentru a înfiinţa o companie care să comercializeze platforma.
Deşi iniţial se concentrează pe cancere abdominale, precum cel ovarian, tehnologia ar putea fi aplicată şi în alte forme de cancer, inclusiv glioblastom, unul dintre cele mai agresive cancere ale creierului.
