Centro Studi GISED

Nanotecnologie in dermatologia

Pubblicata il 6/5/2019

Con il prefisso nano si fa riferimento a dimensioni piccolissime: 1 miliardesimo di metro (1nm = 10^-9m). Per avere un’idea, un globulo rosso è largo circa 7000 nm, mentre 3-4 molecole di acqua corrispondono a 1 nm.
Il termine nanotecnologia è stato usato per la prima volta nel 1974 da Torio Taniguichi della Tokio Science University: “La nanotecnologia consiste nella lavorazione di separazione, consolidamento e deformazione di materiali delle dimensioni di un atomo o una molecola”.

In campo medico le nanotecnologie si applicano in differenti campi: analisi di immagini, teranostica (capacità di svolgere un’azione diagnostica e terapeutica), medicina rigenerativa e sviluppo di sistemi di trasporto di farmaci a livello di nanoscala per produrre nano-medicine, cioè farmaci con dimensioni variabile tra 1 e 100 nm.
Uno dei primi esempi di nanoterapia comprendeva sistemi lipidici come liposomi e micelle: nanostrutture che penetrano facilmente nei tessuti, favoriscono l’assorbimento dei farmaci da parte delle cellule, permettono un facile trasporto e assicurano l’azione mirata a livello locale. È possibile così trattare una malattia limitando gli effetti collaterali.

In campo dermatologico le nanotecnologie vengono studiate per superare problemi dovuti all’uso di farmaci tradizionali e di nuova generazione nella cura del melanoma, un tumore che, pur essendo relativamente raro, è spesso aggressivo e pericoloso per la vita.

Il trattamento più comune è quello chirurgico, in presenza di lesioni localizzate o metastasi solitarie. Farmaci chemioterapici comprendono dacarbazina, temozolide, paclitaxel e composti del platino: la risposta generale ad un singolo agente è circa del 20% con notevoli effetti collaterali e problemi di resistenza ai farmaci. E i nuovi farmaci mirati (es. ipilimumab, nivolumab, pembrolizumab, vemurafenib, dabrafinib, trametinib e cobimetinib), pur avendo determinato notevoli miglioramenti terapeutici, non funzionano in tutti i pazienti.

Le nanotecnologie applicate alla terapia del cancro hanno dato risultati incoraggianti. I nanofarmaci possono agire a livello cellulare sia direttamente che come “carrier” per farmaci e terapia genica: numerosi i nanofarmaci approvati dalla FDA e altri in studio per potenziale trattamento dei tumori.

Vediamo come le nanotecnologie possono essere usate nel trattamento del melanoma:

• Le nanoparticelle possono agire direttamente sulle cellule tumorali mediante stress ossidativo, danno a livello del DNA e della membrana cellulare.
• Le nanoparticelle possono funzionare da trasportatori di farmaci chemioterapici o frammenti di nucleotidi che vengono adsorbiti sulla superficie o incapsulati all’interno. In questo modo farmaci o geni possono essere protetti dalla degradazione, e sono più stabili e biodisponibili.
• Un’altra strategia antitumorale è quella di bloccare l’angiogenesi. Diffusione di farmaci usando nanotrasportatori aumenta la concentrazione locale del farmaco mediante rilascio controllato determinando uccisione delle cellule. Altro sistema è quello di costruire nanosistemi caricati da doppi farmaci (es. cisplatino e rapamicina) in grado di avere un effetto antiangiogenetico. Sono in corso studi clinici sull’uso di nanoparticelle in casi di melanoma umano usando particelle che portano combinazioni di farmaci (paclitaxel e bevacizumab) come terapia di prima linea in pazienti con melanoma di IV stadio (vedi qui).
• Un’altra strategia terapeutica in studio è quella dell’RNA interference (RNAi): una tecnica che porta al silenziamento di specifici geni mediante l’uso di RNA a doppia elica (dsRNA) che a sua volta da origine a piccoli complessi di RNAi che bloccano l’espressione genica. Questi siRNA sono però facilmente degradati da nucleasi.
• Altre terapie in studio comprendono le terapie ottiche che possono essere usate insieme alle nanotecnologie e sono distinte in Terapia Fototermica (PTT) e Terapia Fotodinamica (PDT). Sono considerate “terapie verdi” per i minori effetti collaterali, la possibilità di essere riusate senza indurre resistenza e la capacità di intensificare l’effetto di radioterapia e chemioterapia.
• La Terapia Fototermica usa luce vicina all’infrarosso come fonte luminosa per irradiare nanoparticelle dirette ai tumori: il riscaldamento determina denaturazione delle proteine e necrosi cellulare. Le nanoparticelle usate sono d’oro e possono contenere peptidi mirati verso cellule cancerose: quando irradiate dai raggi laser determinano termoablazione del tumore.
• La Terapia Fotodinamica usa luce del vicino infrarosso come fonte luminosa: la luce viene assorbita da sostanze fotosensibili ed origina specie reattive all’ossigeno in grado di indurre apoptosi e necrosi cellulare. La terapia fotodinamica è utilizzata per il trattamento di cheratosi attinica e tumori cutanei non melanoma. Sono in studio varie combinazioni di sostanze e nanoparticelle da usare nella terapia del melanoma, inoltre si studia la possibilità di combinare PTT e PDT.

Le nanotecnologie mostrano grandi possibilità anche se molti nuovi agenti sono ancora in fase preclinica e pochi sono gli studi clinici già avviati su pazienti. Numerosi i problemi da risolvere per un loro uso nella pratica clinica e legati alla capacità di sviluppare nuovi nanomateriali compositi come nanotrasportatori caricati con farmaci, anticorpi e frammenti nucleotidici da utilizzare per trattamenti chemioterapici, immunoterapia e terapia genica (1).

A cura della Redazione scientifica.

1. Tang JQ, Hou XY, Yang CS, et al. Recent developments in nanomedicine for melanoma treatment. Int J Cancer. 2017; 141:646-653.

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Pubblicata il 6/5/2019

Brevi notizie dalle riviste scientifiche e dalla rete:

• Molte volte abbiamo sentito parlare di ritmo circadiano, un orologio interno che regola la veglia e il sonno. Viene studiato anche perchè alcuni farmaci funzionano meglio se assunti in momenti differenti del ciclo circadiano. Così operazioni chirurgiche avrebbero esito migliore se condotte in momenti particolari. Per scoprire il ritmo circadiano di ogni persona alcuni ricercatori hanno prelevato campioni di pelle da 19 volontari,ogni sei ore nelle 24 ore e analizzato i marcatori di espressione genica. Hanno così trovato 110 geni la cui espressione variava in maniera ritmica nel giorno. La prova è stata poi ampliata e condotta su 219 volontari nei quali i campioni di pelle erano presi a caso una volta al giorno, trovando una corrispondenza con i risultati precedenti. L’uso di prelievi di pelle sembrerebbe utile per individuare marcatori in grado di tracciare una mappa dell’orologio circadiano individuale. Se ne parla in https://medicalxpress.com/news/2018-11-circadian-rhythm-human-epidermis-biomarkers.html

• Il Global Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Study 2017 è un progetto internazionale che ha raccolto dati su incidenza, prevalenza e anni vissuti con disabilità per 354 malattie in 195 regioni e territori dal 1990 al 2017. Gli ultimi dati sono stati pubblicati dalla rivista The Lancet nel novembre 2018. Anche per il prossimo Globale Burden Disease (GBD), il Centro Studi GISED sarà tra i gruppi italiani (saranno in tutto 14) che collaboreranno raccogliendo dati relativi allo stato di salute degli italiani. Si può leggere l’articolo completo sul GBD Study 2017 in: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(18)32279-7/fulltext

• Notre-Dame brucia! Tutti abbiamo guardato con trepidazione le immagini della cattedrale parigina in fiamme. Adesso che l’incendio è stato spento, il pensiero va alla ricostruzione che si spera possa iniziare presto. Nel 2015 la rivista National Geographic aveva pubblicato un articolo sull’uso del laser per ricostruire in maniera virtuale la struttura della celebre cattedrale. La scansione dell’edificio con il raggio laser permette di ottenere una riproduzione accurata entro i 5 mm e di ripercorrere anche il lungo processo che ha portato nei secoli alla costruzione della cattedrale. Se ne parla in https://news.nationalgeographic.com/2015/06/150622-andrew-tallon-notre-dame-cathedral-laser-scan-art-history-medieval-gothic/

A cura della Redazione scientifica.