Nanoparticule de cupru si imunoterapie ca tratament pentru cancer (STUDIU)

Nanoparticule de cupru si imunoterapie – o noua posibila abordare pentru tratarea cancerului. Intr-un studiu recent de laborator, oamenii de stiinta au combinat imunoterapia cu nanoparticule pe baza de cupru. Acest tratament combinat a distrus celulele tumorale fara utilizarea chimioterapiei. Echipa, compusa din fizicieni, bioingineri medicali si ingineri chimici, a descoperit ca tumorile analizate (cancer de colon si cancer pulmonar) sunt sensibile la nanoparticulele de oxid de cupru, care sunt compuse din cupru si oxigen.

De obicei, medicii trateaza cancerul cu chimioterapie, dar aceasta are adesea efecte secundare semnificative. De exemplu, unele medicamente pentru chimioterapie pot elimina mare parte a globulelelo albe, lasand sistemul imunitar compromis si corpul predispus la infectie. In plus, desi tratamentul cu chimioterapie poate avea succes si este poate prima linie de tratament, exista intotdeauna riscul de recidiva.

Progresele recente in tratamentul cancerului includ imunoterapia, care implica utilizarea sistemului imunitar al unei persoane pentru a lupta impotriva celulelor canceroase. Cu toate acestea, acest lucru nu functioneaza intotdeauna sau poate incetini doar cresterea cancerului, deci nu poate inlocui chimioterapia.

Ce este imunoterapia si cum actioneaza?

Potrivit Organizatiei Mondiale a Sanatatii, cancerul este a doua cauza principala de deces la nivel mondial. Reducerea factorilor de risc modificabili asociati cancerului este un mod de reducere a numarului total de decese date de cancer – metode de reducere a riscului de cancer. Cu toate acestea, gasirea tratamentelor eficiente este, de asemenea, esentiala. De obicei, medicii trateaza cancerul cu chimioterapie, dar aceasta are adesea efecte secundare semnificative.

Imunoterapia este un tip de tratament pentru cancer care ajuta sistemul imunitar sa lupte impotriva cancerului. Sistemul imunitar ajuta corpul sa lupte impotriva infectiilor si a altor boli si este alcatuit din globule albe, organe si tesuturi ale sistemului limfatic. Chiar daca sistemul imunitar poate preveni sau incetini dezvoltarea cancerului, celulele canceroase au modalitati de a evita distrugerea de catre sistemul imunitar. De exemplu, celulele canceroase pot sa aiba modificari genetice care le fac mai putin vizibile pentru sistemul imunitar sau pot sa aiba proteine ​​pe suprafata lor care opresc celulele imune. De asemenea, pot schimba celulele normale din jurul tumorii, astfel incat sa interactioneze cu modul in care sistemul imunitar raspunde la celulele canceroase.

Cum actioneaza imunoterapia?

Imunoterapia este un tip de terapie biologica. Terapia biologica este un tip de tratament care foloseste substante obtinute din organisme vii pentru a trata cancerul. Foloseste substante produse de organism sau intr-un laborator pentru imbunatatirea sau restabilirea functiei sistemului imunitar.

Imunoterapia poate actiona in urmatoarele moduri:

• opreste sau incetineste cresterea celulelor canceroase;
• opreste raspandirea cancerului in alte regiuni din corp;
• ajuta sistemul imunitar sa functioneze corect pentru distrugerea celulelor canceroase.

Imunoterapia – tipuri

Exista mai multe tipuri de imunoterapie, inclusiv:

Inhibitori ai punctului de control

Sunt medicamente care blocheaza punctele de control imun. Actioneaza prin perturbarea semnalelor celulelor canceroase, expunandu-le sistemului imunitar pentru atac. Anumiti receptori proteici localizati pe suprafata celulelor imune ii ajuta sa diferentieze celulele sanatoase de celulele canceroase. Celulele canceroase pot trimite semnale catre celulele imune la anumite puncte de control care ii spun sistemului imunitar ca sunt celule normale. Aceste puncte de control sunt o parte normala a sistemului imunitar si fac ca reactiile imune sa nu fie la fel de puternice. Prin blocarea lor, aceste medicamente le permit celulelor imune sa raspunda mai puternic la cancer.

Terapia cu celule T

Este un tratament care creste capacitatea naturala a celulelor T de a lupta impotriva cancerului. In acest tratament, celulele imune sunt prelevate din tumora. Cele care sunt mai active impotriva cancerului sunt selectate si modificate in laborator pentru a ataca mai bine celulele canceroase, si apoi reintroduse inapoi in corp.

Anticorpi monoclonali

Sunt proteine ​​ale sistemului imunitar modificate in laborator, concepute pentru a se lega de tintele specifice asupra celulelor canceroase. Unii anticorpi monoclonali marcheaza celulele canceroase, astfel incat acestea vor fi mai bine vazute si distruse de sistemul imunitar. Anticorpi monoclonali mai pot fi numiti anticorpi terapeutici.

Vaccinurile de tratament

Actioneaza impotriva cancerului, stimuland raspunsul sistemului imunitar la celulele canceroase. Vaccinurile de tratament sunt diferite de cele care ajuta la prevenirea bolilor. Vaccinurile nu previn in mod direct cancerul, ci sunt utilizate pentru a trata anumite tipuri de cancer si pentru a preveni afectiunile care pot provoca cancer. Vaccinurile pentru cancer se incadreaza in doua categorii:

• Vaccinurile profilactice sau preventive  – ataca virusuri care pot cauza cancer. Vaccinul HPV, de exemplu, vizeaza tulpinile specifice ale papilomavirusului uman legate de cele mai multe cazuri de cancer de col uterin, gat, anal si alte tipuri de cancer.
• Vaccinurile terapeutice sau de tratament stimuleaza sistemul imunitar sa atace cancerul intr-o anumita zona a corpului.

Modulatorii sistemului imunitar

Imbunatatesc raspunsul imunitar al organismului impotriva cancerului. Unii dintre acesti agenti afecteaza anumite parti ale sistemului imunitar, in timp ce altii afecteaza sistemul imunitar intr-un mod mai general.

Distrugerea tumorilor cu ajutorul compusilor de cupru

Ce a presupus studiul? O echipa de oameni de stiinta de mai multe universitati din Europa a reusit sa distruga in laborator celulele canceroase folosind compusi de cupru de dimensiuni nanometrice, combinati cu imunoterapie. Echipa de oameni de stiinta a fost formata din cercetatori de la KU Leuven din Belgia, Universitatea din Bremen, Institutul de Inginerie a Materialelor Leibniz din ​​Germania si Universitatea din Ioannina.

Un element crucial este faptul ca tumorile au disparut fara utilizarea chimioterapiei, care in mod obisnuit are efecte secundare majore. Medicamentele chimioterapice nu ataca numai celulele canceroase, ci adesea deterioreaza celulele sanatoase pe parcurs. De exemplu, unele dintre aceste medicamente elimina sau reduc globulele albe din sange, afectand sistemul imunitar.

Nanoparticulele de cupru si distrugerea celulelor canceroase

Au fost create nanoparticule de oxid de cupru – un compus format din cupru si oxigen – care sunt toxice pentru celulele tumorale, lasand intacte si neafectate celulele sanatoase. Odata ce se afla in organismele vii, nanoparticulele se dizolva si devin toxice. Cercetatorii au creat nanoparticulele folosind oxid de fier, permitand astfel compusului sa elimine celulele canceroase, fara a afecta celulele sanatoase. Pe langa distrugerea celulelor canceroase, compusul a sporit si eficienta sistemului imunitar. In combinatie cu imunoterapia, au fost distruse complet tumorile  – doua tipuri de cancer – cancer de colon si cancer pulmonar – la soareci, in laborator.

Dupa ce tumorile au disparut, au fost injectate tumori inapoi la aceiasi soareci si acele celule au fost eliminate imediat de sistemele imunitare ale soarecilor.

Reducerea riscului de recidiva

Un material creat la o scara nano are caracteristici diferite de ale omologului sau de dimensiuni normale. Autorii studiului mentioneaza, de exemplu, ca daca ingeram oxizi metalici in cantitati mari, acestia pot fi periculosi, dar la nivel scazut si la concentratii controlate, sigure, pot fi benefici. Initial s-au folosit doar nanoparticulele pentru a viza celulele tumorale. Dupa cum era de asteptat, cancerul a reaparut. Cercetatorii au observat ca nanoparticulele pot sa actioneze impreuna cu sistemul imunitar al cobailor. S-a observat ca acei compusi de cupru ar putea distruge celulele tumorale direct, si ar ajuta si celulele sistemului imunitar sa lupte.

Cand au combinat nanoparticulele cu imunoterapia, acest lucru a distrus celulele tumorale si nu au mai aparut tumori. Astfel, cercetatorii sugereaza ca o combinatie de nanoparticule de cupru si imunoterapie ar putea functiona ca un vaccin pentru cancerul pulmonar si cancerul de colon – cele doua tipuri de cancer pe care oamenii de stiinta le-au studiat.

De asemenea, ei sugereaza ca aceasta tehnica ar putea fi eficienta in pana la 60% dintre cancere, inclusiv cancer mamar si cancer ovarian, care se dezvolta din aceeasi mutatie.

Rezultatele obtinute din testarea pe animale nu functioneaza neaparat atunci cand vine vorba de oameni si, pentru a duce cercetarile mai departe, echipa intentioneaza sa testeze tratamentul pe celulele tumorale umane. Daca va fi un succes, va urma un studiu clinic.

Ce este nanomedicina?

Conform autorilor studiului, nanomedicina este in crestere in lume. Nanotehnologia este utilizarea si aplicarea materialelor de dimensiuni nanometrice  (1 nm =10 la puterea minus 9 m). Mai exact, un fir de par uman are aproximativ 80.000 nanometri diametru, iar in stiinta si industria nanotehnologica se folosesc materiale sub 1000 nanometri. Nanoparticulele utilizate pentru administrarea medicamentelor sunt de obicei in intervalul 20 – 100 nanometri, desi acest lucru poate varia in functie de design-ul nanoparticulei. Nanoparticulele pot fi proiectate pentru a ingloba si transporta medicamente direct acolo unde sunt necesare. Aceasta abordare tintita inseamna ca medicamentele actioneaza fix acolo unde e nevoie de ele.

Nanomedicina inseamna mai exact aplicarea nanotehnologiilor in domeniul medical. In general, se axeaza pe imbunatatirea actiunii substantelor medicamentoase. Nanoparticulele sunt o forma de transport pentru medicamente si pot ajunge in locuri in care medicamentele nu ar putea sa ajunga singure. In prezent, nanomedicina si aplicatiile sale sunt folosite pentru a imbunatati tratamentele pentru o varietate de afectiuni, inclusiv cancere, boli renale, scleroza multipla etc. Poate include biosenzori, inginerie tisulara, dispozitive de diagnostic etc.

In tratamentul cancerului, de exemplu, nanomedicina permite directionarea chimioterapiei catre tumora si minimizarea expunerii celulelor sanatoase. Mai putina expunere si afectare a celulelor sanatoase inseamna mai putine efecte adverse in cancer.

Referinte:
(1) https://nieuws.kuleuven.be/en/content/2020/copper-based-nanomaterials-can-kill-cancer-cells-in-mice
(2) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912312