I nanorobot che affamano i tumori

Un team di ricerca internazionale ha messo a punto dei piccoli robot di Dna in grado di comlpire in modo selettivo diversi tipi di tumori, bloccando l’afflusso di sangue alle cellule malate. Un passaggio fondamentale per la lotta contro la malattia

Robot in prima linea nella lotta ai tumori. Gli scienziati di tutto il mondo sono convinti che anche nella lotta alla malattie i robot possano offrire un grande contributo. Una promessa che si avvicina un po’ di più a diventare realtà grazie al lavoro realizzato da un team di ricercatori, composto da scienziati della Arizona State University (Asu), Stati Uniti, e del National center for nanoscience and technology (Ncnst) dell’Accademia cinese delle scienze, che hanno sviluppato dei nanorobot in grado di fermare i tumori.

Un grande passo in avanti per la nanorobotica applicata alla medicina, in quanto il sistema messo a punto si è rivelato in grado di colpire in modo mirato il tumore e di essere efficace su diverse tipologie di cancro, come hanno mostrato i primi test eseguiti per ora solo su topi: il tutto bloccando l’afflusso di sangue che alimenta le cellule malate.

La struttura a origami

Avviato 5 anni fa, lo studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Biotechnologyi, è partita proprio da questa intuizione: provare a tagliare l’apporto di sangue alla massa tumorale lasciandola così letteralmente “morire di fame”. Per farlo hanno sviluppato dei piccoli robot composti da Dna, ognuno dei quali equipaggiato con quattro molecole di un enzima chiave per la coagulazione del sangue, la trombina. Questa agisce facendo coagulare il sangue all’interno del vaso sanguigno che alimenta la crescita del tumore, provocando in pratica una sorta di attacco di cuore al tessuto tumorale, portandolo così alla morte.

Per porre in pratica questa intuizione i ricercatori hanno lavorato molto sullo sviluppo del design dei nanorobot, fino a trovare la soluzione ottimale. Questa è costituita da un piccolo foglio di Dna, un rettangolo di 90 per 60 nanometri (un milionesimo di millimetro), ripiegato su se stesso come un origami, fino a ottenere un piccolo cilindro iniettabile all’interno dei vasi sanguigni.

Cerca e colpisci

A questo punto c’era un altro problema da superare. Come rendere autonomi i piccoli robot. Un limite delle ricerche attuali basati su approcci più o meno simili consiste infatti nella difficoltà che si ha nel controllare i piccoli robot nell’organismo, facendo in modo che vadano a colpire solo le cellule malate. Problema risolto grazie a un’altra felice intuizione: dotare il nanorobot di un carico speciale, un aptamero del Dna, ovvero un acido nucleico in grado di legarsi a una specifica molecola o proteina. In questo caso il target è la nucleolina, una proteina prodotta in quantità elevate solo sulla superficie delle cellule endoteliali tumorali e che invece non si trova sulla superficie delle cellule sane.

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La struttura cilindrica del nanorobot: in verde l’aptamero del Dna, che consente di identificare la cellula malata, in viola la trombina, l’enzima che provoca la coagulazione del sangue (Credit: Jason Drees, Arizona State University)

I test sui topi geneticamente modificati

Per verificare la bontà del loro approccio i ricercatori hanno condotto diverse campagne di test sui topi. Si tratta però di topi geneticamente modificati, nei quali sono state trapiantate cellule tumorali umane. I risultati sono stati molto positivi. I test hanno dimostrato infatti che i nanorobot, una volta all’interno dei vasi sanguigni, si riunivano in grandi quantità già dopo poche, portando alla morte delle sole cellule tumorali. Inoltre, sono anche sicuri, dal momento che non ha provocato alcun cambiamento nella normale coagulazione del sangue o nella morfologia delle altre cellule. Ancora più importante è che i nanorobot hanno fatto sentire la loro potente azione su tutte le diverse tipologie di tumore sulle quale sono stati sperimentati, cancro al seno, melanoma, ovarico e del polmone. Così come non è stata riscontrato diffusione dei robot nel cervello, dove potrebbero causare effetti collaterali indesiderati quanto gravi, come un ictus: semplicemente vengono degradati e quindi espulsi già dopo 24 ore dall’organismo.

Applicazioni reali più vicine

Il prossimo passo è ora sperimentare questa innovativa soluzione su pazienti umani. «Penso che siamo molto più vicini alle applicazioni mediche reali e pratiche della tecnologia – ha dichiarato il professor Hao Yan dell’Asu -. Combinazioni di diversi nanorobot razionalmente progettati che trasportano vari agenti possono aiutare a raggiungere l’obiettivo finale della ricerca sul cancro: l’eradicazione di tumori solidi e metastasi vascolarizzate. Inoltre, l’attuale strategia può essere sviluppata come una piattaforma di somministrazione di farmaci per il trattamento di altre malattie».

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