Gli aptameri del DNA per il rilascio di farmaci forniscono una doppia azione contro le cellule staminali della leucemia

Gli aptameri del DNA per il rilascio di farmaci forniscono una doppia azione contro le cellule staminali della leucemia

Aptameri di DNA contenenti DNA che trasporta farmaci possono dare un doppio colpo alla leucemia prendendo di mira con precisione le sfuggenti cellule staminali tumorali che seminano il cancro, riferiscono i ricercatori dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign.

Gli aptameri – brevi frammenti di DNA a filamento singolo che possono creare molecole simili ad anticorpi più grandi – non solo rilasciano farmaci antitumorali, ma sono essi stessi tossici per le cellule staminali tumorali, hanno detto i ricercatori.

Guidati da Xing Wang, professore di bioingegneria e chimica dell'Università di I. di I., i ricercatori hanno documentato le loro scoperte sulla rivistaMateriali funzionali avanzati.

Questo lavoro mostra un modo per arrivare alla radice della leucemia. I trattamenti antitumorali mirati spesso presentano problemi di tossicità o di efficacia. I nostri aptameri ricercano specificamente queste cellule staminali e le uccidono efficacemente. “

Xing Wang, Professore di Bioingegneria e Chimica dell'Università di I

La leucemia e altri tumori del sangue sono più difficili da colpire rispetto ai tumori che producono tumori localizzati perché le cellule tumorali circolano in tutto il corpo e non possono essere rimosse chirurgicamente, ha affermato il ricercatore post-dottorato Abhisek Dwivedy, primo autore dell’articolo. La leucemia ha un alto tasso di recidiva a causa della fuga dalle cellule staminali. Sebbene costituiscano una piccola frazione di cellule cancerose, le cellule staminali della leucemia possono essere eliminate dalla chemioterapia ritirandosi nel midollo osseo perché condividono marcatori e proprietà, ha detto Dwivedy. Le cellule tumorali a volte possono restare nascoste per anni e successivamente moltiplicarsi e migrare.

"È importante che la leucemia, il linfoma o altri tumori del sangue prendiamo di mira ed eliminiamo effettivamente queste cellule staminali, perché finché rimangono, possono causare ricadute e tumori secondari", ha detto Dwivedy.

I ricercatori hanno prima creato aptameri di DNA che cercano marcatori trovati sulla superficie delle cellule staminali della leucemia mieloide acuta. Volevano colpire specificamente non solo il cancro, ma anche le cellule staminali.

“Una cosa importante che abbiamo dimostrato in questo studio è che due obiettivi sono migliori di uno in termini di selettività”, ha affermato Wang. "Esistono coniugati anticorpo-farmaco noti per i tumori del sangue che prendono di mira un marcatore, ma quel marcatore si trova anche in molte cellule sane. Quindi c'è molta tossicità con i coniugati anticorpali. Tuttavia, abbiamo usato due bersagli: una combinazione comunemente presente nelle cellule tumorali della leucemia e nelle cellule staminali della leucemia. I due insieme forniscono un bersaglio molto specifico."

I ricercatori hanno poi combinato i loro aptameri con la daunorubicina, un farmaco che combatte la leucemia. Gli aptameri caricati di farmaco trasportano il farmaco al loro bersaglio e lo rilasciano una volta all'interno della cellula affinché abbia effetto.

"Ciò è particolarmente importante per farmaci come la daunorubicina perché il farmaco stesso non può facilmente attraversare la membrana cellulare. Ma gli aptameri possono trasportarli", ha detto Dwivedy.

I ricercatori hanno testato gli aptameri che rilasciano farmaci in colture cellulari di leucemia e in topi vivi affetti da leucemia.

Dopo 72 ore, l'aptamero da solo aveva ridotto le cellule tumorali in coltura del 40%, dimostrando la tossicità dell'aptamero per il cancro, riferiscono i ricercatori. Quando gli aptameri trasportavano il farmaco anti-leucemia, le cellule venivano spazzate via con una dose 500 volte inferiore alla dose standard del farmaco. Nei topi affetti da leucemia, la somministrazione del farmaco tramite aptamero ha dato la stessa efficacia a una dose dieci volte inferiore allo standard clinico e ha dimostrato che l’uno-due dell’aptamero e del farmaco è più efficace di entrambi i farmaci presi singolarmente.

"Questo è stato entusiasmante per noi perché nella ricerca sul cancro, ciò che vediamo in vitro non è sempre quello che vediamo nel corpo. Tuttavia, abbiamo riscontrato un'eccellente sopravvivenza e una riduzione del tumore nei topi trattati con i nostri coniugati aptamero-farmaco a un decimo della dose terapeutica e nessun effetto fuori bersaglio", ha detto Wang.

I ricercatori sperano di espandere la loro suite di aptameri che rilasciano farmaci identificando combinazioni chiave di tag per altri tumori e legando gli aptameri ad altri farmaci.

"Ogni cellula tumorale ha una firma nei suoi biomarcatori di superficie. Se riusciamo a trovare marcatori che sono presenti unicamente nelle cellule tumorali, possiamo colpire anche altri tumori. Inoltre, nella mia esperienza, è molto più facile combinare un farmaco con le molecole di DNA rispetto alle proteine, quindi si aprono le possibilità per più farmaci di diffondersi in questo modo", ha affermato Dwivedy.

Il National Institutes of Health e la National Science Foundation hanno sostenuto questo lavoro. Wang è affiliato al Cancer Center dell'Illinois, al Carl R. Woese Institute for Genomic Biology e all'Holonyak Micro and Nanotechnology Lab presso l'U. of I.

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