Nanoparticelle auto-assemblanti per la veicolazione di acido zoledronico nel trattamento di tumori nell’uomo.

Basi scientifiche e scopo della ricerca. L’acido zoledronico (ZOL), un amino bisfosfonato (ABF) di terza generazione, è a tutt’oggi il più potente inibitore del riassorbimento osseo per la sua capacità di inibire l’attività degli osteoclasti a concentrazioni nanomolari. E’ impiegato in clinica per il trattamento delle metastasi ossee ed in patologie come l’osteoporosi e il morbo di Paget. Numerosi studi pre-clinici hanno dimostrato un potente effetto pro-apoptotico di ZOL in numerose linee cellulari tumorali; ciò ne suggerisce un impiego come farmaci antitumorali veri e propri. Tuttavia, la breve emivita ed il rapido accumulo di ZOL nel tessuto osseo, impedisce il raggiungimento di livelli di farmaco efficaci in tumori localizzati al di fuori del compartimento osseo. Lo scopo del lavoro è stato lo sviluppo di nanosistemi che consentano l’impiego di ZOL nel trattamento di differenti tumori extra-ossei, riducendo l’accumulo del farmaco nel tessuto osseo ed aumentandone la concentrazione in tessuti periferici, ad es. in siti tumorali. In particolare, sono state sviluppate nanoparticelle (NP) auto-assemblanti PEGhilate composte da NP di calcio fosfato contenenti ZOL (CaPZ NP) ricoperte con liposomi. Metodi. Sono stati sviluppati nanocomplessi di natura lipidica contenenti ZOL. Le NP sono state preparate mediante due differenti metodiche. Brevemente, due soluzioni rispettivamente di CaCl2 e Na2HPO4 sono state mescolate sotto agitazione magnetica e la risultate dispersione è stata filtrata mediante filtri da 0,22 m. La dispersione è stata poi mescolata con una soluzione acquosa di ZOL, ottenendo Ca2+/PO43- NP contenenti ZOL (CaPZ NP). In una seconda fase, CaPZ NP sono state mescolate con liposomi cationici PEGhilati per 10 min a temperatura ambiente. Le risultati nanoparticelle sono state definite pre-PLCaPZ NP. In alternativa, CaPZ NP sono state mescolate con liposomi cationici e successivamente incubate con una dispersione micellare di lipidi coniugati con polietilenglicole (lipidi-PEG) per 10 min a 50-60°C. Le risultanti particelle sono state definite post-PLCaPZ NP. Le formulazioni sviluppate sono state caratterizzate al fine di valutarne le dimensioni e la distribuzione dimensionale, la morfologia e l’efficienza di complessazione di ZOL. E’ stata poi valutata l’attività in vitro e la citotossicità delle NP contenenti ZOL in diverse linee cellulari tumorali. Studi di proliferazione cellulare in presenza di ZOL sono stati determinati mediante il saggio MTT. L’attività antitumorale delle NP contenenti ZOL è stata infine valutata in modelli animali di cancro. Risultati. Sono state preparate pre-PLCaPZ NP con un diametro medio di 147 nm ed un indice di polidispersità (IP) di 0,1; le post-PLCaPZ NP presentano invece dimensioni maggiori ed una distribuzione dimensionale più eterogenea (309 nm, IP=0,3). Dall’analisi morfologica, determinata mediante cFEG SEM, la preparazione contenente post PLCaPZ NP è caratterizzata da una dispersione particellare eterogenea, assimilabile alla coesistenza di micelle di lipide-PEG e NP. Al contrario, le particelle di pre PLCaPZ NP appaiono di forma sferica ed omogeneamente disperse. Il contenuto reale di ZOL, determinato mediante HPLC, è di 65 and 15 microg di ZOL/mg lipidi per pre e post PLCaPZ NP, rispettivamente. In tutte le linee cellulari, entrambe le formulazioni potenziano l’inibizione della crescita cellulare rispetto a ZOL libero; il massimo effetto è stato osservato nella linea cellulare MCF7 di carcinoma mammario con fattore di potenziamento (PF) 12. In virtù delle sue caratteristiche tecnologiche e per il suo effetto di potenziamento dell’attività di ZOL in vitro, la formulazione pre-PLCaPZ NP è stata selezionata per i successivi studi in vivo. In particolare, in un modello di carcinoma prostatico, è stata osservata una significativa riduzione della crescita del tumore con pre-PLCaPZ NP ed è stata anche osservata una guarigione dal tumore in un topo. Nello stesso modello animale, non è stato rilevato alcun effetto significativo in seguito a trattamento con ZOL in soluzione. Conclusioni. In conclusione, l’impiego delle nanotecnologie ha dimostrato un’attività antitumorale di ZOL in vivo. La formulazione denominata pre PLCaPZ NP presenta una distribuzione dimensionale omogenea, un’elevata efficienza di complessazione di ZOL e la possibilità di essere preparata facilmente prima dell’uso. A tali caratteristiche tecnologiche si associa una significativa riduzione della crescita tumorale osservata in un modello animale di adenocarcinoma prostatico.