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Un gruppo di ricercatori giapponesi ha trovato il modo di costringere le cellule tumorali a fabbricare da sole i farmaci che le distruggono, sfruttando il monossido di carbonio che molti tumori producono in quantità anomale. Invece di immettere sostanze tossiche in tutto l’organismo, la strategia trasforma un gas generato dal cancro in un’arma rivolta contro il cancro stesso. Lo studio è guidato da Katsunori Tanaka del RIKEN Pioneering Research Institute ed è stato pubblicato su Nature Communications. Si tratta ancora di una fase iniziale, ma i primi esperimenti in laboratorio indicano che la tecnica colpisce in modo selettivo le cellule malate e risparmia quelle sane.
Il gas prodotto dai tumori diventa un innesco
Il problema di fondo nella cura del cancro resta sempre lo stesso, cioè eliminare le cellule maligne senza danneggiare i tessuti sani. La chemioterapia tradizionale provoca effetti collaterali pesanti proprio perché la sua tossicità non si ferma al tumore. Il gruppo di Tanaka punta a sostituire i farmaci tossici somministrati direttamente con composti relativamente innocui, che si attivano solo una volta entrati nella massa tumorale e usano sostanze già presenti lì per generare la terapia esattamente dove serve.
Qui entra in gioco il monossido di carbonio. Viene associato di solito ai gas di scarico dei motori a benzina, eppure molte cellule cancerose lo producono naturalmente e spesso in quantità elevate. Questo lo rende un possibile marcatore biologico per riconoscere il cancro. Nel Biofunctional Synthetic Chemistry Laboratory del RIKEN gli scienziati hanno deciso di sfruttare questa differenza portando nelle cellule un catalizzatore metallico capace di usare il gas in eccesso per innescare una reazione chimica che produce un composto tossico. In teoria la reazione dovrebbe avvenire soprattutto dove il monossido abbonda, lasciando intatte le cellule normali.
Lo scudo di albumina e i test in laboratorio
Per far funzionare il sistema il team ha scelto i palladacicli, composti contenenti metallo che reagiscono con il monossido di carbonio formando una molecola organica chiamata fenantridinone. Alcuni suoi derivati sono tossici per le cellule e fanno già parte di farmaci contro il cancro. L’ostacolo però era serio. Una volta dentro le cellule, sostanze come il glutatione disattivano rapidamente il palladio che fa da catalizzatore e senza di esso la reazione non parte.
La soluzione è arrivata dai lavori precedenti del gruppo sulle reazioni chimiche nei sistemi viventi. Il palladaciclo è stato racchiuso dentro l’albumina, una proteina molto comune nel sangue che funziona da guscio protettivo e permette al complesso di viaggiare nel circolo sanguigno tenendo il palladio al riparo.
Dopo aver individuato il palladaciclo più efficiente, i ricercatori hanno esposto per 48 ore cellule umane di tumore al fegato, alla cervice, al seno e al polmone coltivate in laboratorio, insieme a una linea cellulare non tumorale. Il fenantridinone è comparso nelle cellule cancerose ma non in quelle sane, segno che l’albumina proteggeva davvero il catalizzatore e che la reazione avveniva in modo selettivo almeno nelle condizioni testate.
Il sistema è stato poi perfezionato per permettere al composto appena formato di staccarsi dal trasportatore e muoversi liberamente nella cellula. Altre modifiche hanno consentito di generare un derivato particolarmente tossico già impiegato nei farmaci antitumorali. Nelle cellule di tumore al fegato la sostanza si è formata all’interno e le cellule hanno mostrato i danni provocati dal farmaco, prova che l’approccio funziona proprio sul bersaglio previsto.
Perché il farmaco non si forma nel sangue
Restava una questione di sicurezza tutt’altro che marginale. Anche nel sangue circola monossido di carbonio e se il gas avesse attivato la reazione prima dell’arrivo al tumore il farmaco avrebbe potuto colpire le cellule sanguigne. I test hanno escluso questa eventualità perché il composto tossico non si produce nel sangue. Secondo il gruppo di ricerca il motivo è che lì il monossido è in gran parte legato all’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno, e in questa forma non risulta disponibile per la reazione. Serviranno comunque altri studi per stabilire la sicurezza negli organismi viventi.
“Questo lavoro rappresenta un progresso importante nella chimica sintetica terapeutica in vivo” spiega Tanaka. “Nella nostra strategia le molecole presenti naturalmente o generate nell’organismo, compresi i metaboliti associati alle malattie, vengono usate come materie prime chimiche endogene per sintetizzare molecole terapeutiche direttamente nel punto in cui si trova la malattia.”
Il prossimo passo sarà passare dalle colture cellulari ai modelli animali. Se gli esperimenti futuri daranno esito positivo, la tecnologia potrebbe dare vita a una nuova classe di trattamenti capaci di sfruttare la chimica dei tumori per produrre i farmaci direttamente nella sede della malattia, limitando i danni ai tessuti sani.
Fonte: TecnoAndroid