Nanotecnologie per l’impiego di bisfosfonati come farmaci antitumorali

I bisfosfonati (BF) sono farmaci d’elezione nel trattamento delle metastasi ossee o in patologie come l’osteoporosi e il morbo di Paget, grazie al loro effetto inibitorio sull’attività degli osteoclasti (1). Il potente effetto pro-apoptotico dei BF osservato in numerose linee cellulari tumorali, ne suggerisce un impiego come farmaci antitumorali veri e propri (2). Tuttavia, la breve emivita ed il rapido accumulo dei BF nel tessuto osseo, impedisce il raggiungimento di livelli di farmaco efficaci in tumori localizzati al di fuori del compartimento osseo (3). Lo scopo di questo lavoro è stato lo sviluppo di nanosistemi che consentano l’impiego di BF nel trattamento di differenti tumori extra-ossei. Tra i BF è stato scelto l’acido zoledronico (ZOL), un aminobisfosfonato di ultima generazione. Sono stati sviluppati due diversi sistemi, liposomi a lunga circolazione e nanoparticelle autoassemblanti. In entrambi i casi, sono state ottimizzate le condizioni formulative al fine di ottenere particelle di dimensioni colloidali, stabilità fisica della dispersione ed alta efficienza di incapsulazione. Le formulazioni selezionate sono poi state testate su diverse linee cellulari tumorali e successivamente saggiate in vivo. Sono stati preparati liposomi PEGilati contenenti ZOL (lipoZ) di dimensioni comprese tra 203 e 241 nm ed un contenuto di ZOL compreso tra circa 77 e 101 g/mg di lipidi. In tutte le linee cellulari, i lipoZ potenziano l’inibizione della crescita cellulare rispetto a ZOL libero, raggiungendo un massimo effetto nella linea cellulare 769P di adenocarcinoma renale, con fattore di potenziamento (PF) di 20. Per i successivi studi in vivo, è stata selezionata la formulazione che, in seguito a liofilizzazione e successiva reidratazione, non subisce significative variazioni delle dimensioni e della quantità di ZOL incapsulato. Tali studi sono stati condotti su due modelli animali di cancro della prostata e di mieloma multiplo. Negli animali trattati con lipoZ, è stata osservata una significativa inibizione della crescita tumorale rispetto ed un incremento della sopravvivenza degli animali trattati, in entrambi i modelli sperimentali. Tali effetti non sono invece stati osservati negli animali trattati con ZOL libero. Sono stati poi sviluppati nanocomplessi di natura lipidica contenenti ZOL. In particolare, sono state preparate nanoparticelle (NP) di Ca2+/PO4- (CaP NP) che sono state poi complessate con ZOL (CaPZ NP). Successivamente, le CaPZ NP sono state incubate con liposomi cationici PEGilati (pre-PLCaPZ NP) o, in alternativa, mescolate con liposomi cationici e successivamente con micelle di lipidi coniugati con PEG (post-PLCaPZ NP). Sono state ottenute pre-PLCaPZ NP con un diametro medio di 147 ed indice di polidispersità (IP) di 0,1; le post-PLCaPZ NP presentano invece dimensioni maggiori e distribuzione dimensionale più eterogenea (309 nm, IP=0,3). Con entrambe le formulazioni è stato osservato un potenziamento dell’inibizione della crescita cellulare, non osservata in cellule trattate con ZOL in soluzione (PF di 12 in cellule MCF7di carcinoma mammario). Infine, in un modello di carcinoma prostatico, in seguito a trattamento con pre-PLCaPZ NP, è stata osservata una significativa riduzione della crescita del tumore. Nello stesso modello animale, non è stato rilevato alcun effetto in seguito a trattamento con ZOL in soluzione. In conclusione, sono state sviluppate due diverse formulazioni per la veicolazione di ZOL in tumori. Entrambe le formulazioni sono efficaci nel trasformare ZOL in un potente farmaco antitumorale. La formulazione pre-PLCaPZ NP, se confrontata con lipoZ, assicura un maggiore caricamento di ZOL e la possibilità di essere preparata subito prima dell’uso, cosi da superare i problemi di stabilità dei liposomi durante la conservazione.