Le cellule comunicano continuamente tra loro con diverse modalità, come la segnalazione autocrina, paracrina ed esocrina e il trasporto attraverso giunzioni gap, così come le vescicole extracellulari (Extracellular Vescicles, EVs), che sono un gruppo eterogeneo di vescicole di membrana derivate dalle cellule, presenti ubiquitariamente nei fluidi biologici (dalla saliva, alle urine, al sangue). Le EVs sono nanoparticelle che presentano geometria sferica cava, delimitata da doppio strato fosfolipidico, che a sua volta delimita un nucleo acquoso. Trasportano proteine, lipidi e acidi nucleici, che vanno a costituire il cargo, ovvero il messaggio veicolato dalla vescicola. Partecipano alla comunicazione intercellulare in condizioni sia fisiologiche che patologiche, agendo a livello locale o sistemico. 

Proprio grazie al loro ruolo di messaggeri intercellulari, le vescicole sono state ampiamente studiate per progettare nuove formulazioni per il drug-delivery. Esse infatti presentano i seguenti vantaggi:

• Protezione del cargo: proteggono il loro contenuto molecolare dalla degradazione enzimatica o dal sistema immunitario (capacità stealth).
• Stabilità del cargo: il contenuto molecolare trasportato è protetto e conservato in modo stabile fino al rilascio nelle cellule bersaglio.
• Segnale non diluito: il messaggio viene veicolato in forma concentrata, garantendo una trasmissione efficiente del segnale biologico.
• Bassa immunogenicità: le EVs sono ben tollerate dal sistema immunitario, riducendo il rischio di reazioni immunitarie avverse.
• Biocompatibilità: le EVs sono biocompatibili e non tossiche.
• Consegna mirata a particolari cellule o tessuti: le EVs possono essere indirizzati in modo selettivo a particolari cellule o tessuti (concetto di tropismo), migliorando l’efficacia e la selettività del delivery molecolare.

Nonostante presentino numerosi vantaggi rispetto alle nanoparticelle sintetiche, è importante sottolineare che ad oggi non siamo ancora in grado di controllare completamente il contenuto del cargo delle EVs, che può portare a destinazione molecole potenzialmente indesiderate. Per superare questo svantaggio, il laboratorio di Paolo Ciana, di cui faccio parte, ha sviluppato una strategia promettente che sfrutta EVs autologhe da paziente. A tal proposito, il laboratorio ha dimostrato e riportato in una recente pubblicazione che nel plasma dei pazienti oncologici sono presenti vescicole di origine tumorale che hanno la caratteristica di ritornare al tumore che le ha originate, ossia possiedono tropismo spontaneo verso il tessuto tumorale. 

Considerando che è possibile isolarle le vescicole da un semplice prelievo di sangue, possiamo pensare di caricarle con farmaci (con finalità terapeutica o diagnostica), per poi ri-iniettarle nel paziente d’origine. In questo modo possiamo ottenere un drug-delivery personalizzato e selettivo per la massa tumorale, con conseguente diminuzione degli effetti collaterali sistemici. La vescicola essendo “autologa” perché appartiene allo stesso organismo, ha un profilo di sicurezza estremamente favorevole. 

Dai primi studi condotti sul trasporto di agenti di contrasto (verde indocianina, ioexolo e gadolinio) è emerso che questo sistema di delivery è efficace e selettivo per le cellule tumorali bersaglio. 

Inoltre l’ultimo articolo pubblicato dal laboratorio ha dimostrato che le EVs derivate da glioblastoma (GBM) sono in grado attraversare la barriera emato-encefalica (BEE). Il GBM è un tumore difficile da trattare perchè i chemioterapici difficilmente riescono a superare la BEE e quindi raggiungere la sede neoplastica. Per questa ragione le EVs si propongono come candidati promettenti per il drug-delivery di farmaci chemioterapici per la cura del GBM. Sulla base dei risultati iniziali incoraggianti, attualmente stiamo cercando di incorporare agenti terapeutici, che spaziano da molecole di sintesi (come il borocaptato di sodio o BSH) ad acidi nucleici. In particolare nell’ambito della terapia oncologica, per quei tumori non responsivi alla terapia convenzionale, la ricerca si sta sempre più orientando verso strategie sperimentali tra cui la Boron Neutron Capture Therapy, ovvero una forma di radioterapia sperimentale multifasale che prevede l’accoppiamento della somministrazione di farmaci boronati arricchiti in un’isotopo del boro (¹⁰B), come il borocaptato di sodio (BSH), all’irradiazione di neutroni che attiva il farmaco a produrre radiazioni alfa ionizzanti che uccidono le cellule circostanti. 

Per questa strategia terapeutica occorrono macchinari altamente complessi e costosi costituiti da un acceleratore di particelle, una stanza per l’irradiazione dei neutroni che conduce i fasci a una o più stanze di trattamento dei pazienti, i quali hanno precedentemente ricevuto l’infusione del farmaco.

Più nel dettaglio, il fascio di neutroni colpisce cellule tumorali che contengono ¹⁰B, il quale libera radiazioni ionizzanti alfa che sono in grado di generare un effetto citotossico altamente localizzato, nell’ordine di 10 micron, con il vantaggio di colpire solamente le cellule che hanno internalizzato il farmaco boronato. Risulta quindi fondamentale nella BNCT riuscire a internalizzare il BSH solo ed esclusivamente nelle cellule neoplastiche, per incrementare l’efficacia terapeutica e ridurre al minimo gli effetti collaterali. Per avere efficacia clinica della BNCT occorrono almeno 10-40 microgrammi di ¹⁰B per g di tumore, soglia che non sempre riesce ad essere raggiunta con l’infusione endovenosa. Da qui nasce l’idea di utilizzare le EVs di origine tumorale caricandole con BSH, con l’obiettivo finale di poter portare a livello neoplastico il BSH in concentrazioni sufficienti ad avere una buona efficacia clinica della BNCT.