L’immunoterapia del cancro usa la melanina contro il melanoma

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I ricercatori hanno sviluppato una tecnica di immunoterapia per combattere il melanoma che utilizza la melanina e può anche servire anche da vaccino, basata su esperimenti eseguiti su un modello di topi. La tecnica viene applicata tramite un patch transdermico.

La melanina è un pigmento naturale che può trasformare in modo efficiente l’energia assorbita dalla luce del sole”, spiega Zhen Gu, autore corrispondente di un articolo sulla ricerca e Professore associato nel programma di ingegneria biomedica congiunta presso la North Carolina State University e l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill. “Abbiamo dimostrato che il melanina, che si trova ad alti livelli nel melanoma, può essere effettivamente usata per aiutare a trattare il melanoma. Utilizziamo la melanina in questa strategia terapeutica accendo una luce a infrarossi (IR) su una patch terapeutico che promuove la risposta immunitaria sistemica che combatte il cancro “.

( Vedi anche:Nuovi risultati spiegano come i raggi UV innescano il melanoma).

“Ci sono molte cellule immunitarie nella pelle e il concetto fondamentale qui è quello di formare il sistema immunitario del corpo a rispondere efficacemente alla presenza di cellule melanoma, limitando la probabilità di sviluppare tumori e aiutando il corpo a combattere i tumori che sono già sviluppati “, spiega Yanqi Ye, autore principale dello studio e dottorando nel programma di ingegneria biomedica congiunta.

La nuova tecnica inizia con un lisato – un puro tumore, costituito da cellule di melanoma. Il lisato viene utilizzato per riempire una serie di micronomi, incorporati in una patch transdermico polimerica. Da solo, il lisato è inattivo e innocuo. Ma quando il patch viene applicato sulla pelle, il più grande organo immune del corpo, il sistema immunitario sa che, qualunque sia il lisato, non dovrebbe essere lì. Ciò provoca una risposta immunitaria che consente al sistema immunitario di “ricordare” il lisato di melanoma, migliorando il suo tempo di risposta e l’efficienza se incontra ancora un melanoma.

L'immunoterapia del cancro utilizza melanina contro il melanoma
Un infografico sulla prevalenza del melanoma e sui principali risultati dello studio. Credito: Carla Schaffer / AAAS

Dal momento che il melanoma contiene alti livelli di melanina, i microneedoli pieni di lisato sono abbastanza scuri. Assorbono la luce. I ricercatori approfittano di questo nella loro nuova tecnica, inviando al patch transdermico una luce IR. La luce viene quindi ampiamente assorbita dalla melanina nelle micronicchie e questo aumenta rapidamente la temperatura della pelle dove viene applicato il patch.

Il calore locale provoca un ambiente simile alla febbre nella pelle e promuove il rilascio di lisato dai microneedoli, attirando e attivando in modo efficace le cellule immunitarie. L’aumento della temperatura contribuisce anche al flusso di sangue linfatico localmente aumentato che facilita la migrazione di cellule immunitarie. Questa maggiore risposta immunitaria amplifica la capacità del corpo di ricordare – e rispondere – al lisato, proteggendo dalle incursioni del melanoma.

Per testare il potenziale del patch come vaccino, i ricercatori hanno utilizzato tre gruppi di topi: un gruppo ha ottenuto il patch ed è stato esposto alla luce IR; un gruppo ha ottenuto il patch, ma non è stato esposto alla luce IR; e un gruppo ha ottenuto una patch vuoto. Ai topi è stato applicato ilo per cinque giorni e dieci giorni dopo l’applicazione del patch, i topi sono stati iniettati con cellule melanoma attive .

Entro un mese, tutti i topi che hanno ricevuto il patch vuoto erano morti di melanoma. Il patch di lisato da solo, senza esposizione a luce IR , forniva poco protezione: solo il 13 per cento dei topi è sopravvissuto. Nel frattempo, il 100 per cento dei topi che hanno ottenuto il patch di lisato esposto a luce IR sono sopravvissuti dopo due mesi  e l’87 per cento di loro non ha avuto tumori.

L'immunoterapia del cancro utilizza melanina contro il melanoma
Diagramma del patch del vaccino contro il melanoma che mira alle cellule che presentano antigene (APC) direttamente attraverso la somministrazione di lisati tumorali combinati con melanina. Credito: Ye et al., Sci. Immunol. 2, eaan5692 (2017)

Per testare ulteriormente le proprietà terapeutiche del patch, i ricercatori hanno eseguito un esperimento simile.  Questa volta, tutti i topi avevano già sviluppato due tumori, uno per ogni lato del corpo. Il patch è stato posto sul tumore sul lato sinistro del corpo.

I topi che hanno ricevuto il patch di lisato esposto alla luce IR hanno registrato significative diminuzioni del volume tumorale per entrambi i tumori, anche se il tumore a sinistra (quello direttamente sotto il patch) è diminuito di più. Il patch da solo, senza luce IR, ha limitato la crescita del tumore – soprattutto a sinistra – ma non lo ha eliminato.

“Ciò dimostra che la tecnologia potrebbe avere un potenziale per il target sia della metastasi del cancro che dei tumori primari”, afferma Gianpietro Dotti, coautore dello studio e Professore presso l’Università della Carolina del Nord.

I ricercatori hanno poi eseguito esperimenti simili usando il lisato da altri due tipi di tumori, il cancro al seno e una seconda forma di melanoma con melanina limitata. In entrambi i casi, i ricercatori hanno aggiunto melanina al lisato per renderlo più facilmente assorbibile. I risultati sono stati simili a quelli della prima forma di melanoma : i patch utilizzati in combinazione con la luce IR hanno ottenuto i risultati più promettenti.

L'immunoterapia del cancro utilizza melanina contro il melanoma
La vaccinazione combinata (a destra) ha causato l’espressione di segnali di pericolo immunogenici sotto forma di proteine ​​di shock termico (HSP 70, in verde) vicino ai nuclei delle cellule (blu). Credito: Ye et al., Sci. Immunol. 2, eaan5692 (2017)

“Questi risultati sono incoraggianti, ma siamo nelle prime fasi dello sviluppo”, dice Gu. “Il prossimo passo sarà un grande studio sugli animali per valutare ulteriormente la sicurezza e l’efficacia della tecnica”.

L’ aartricolo, “A melanin-mediated cancer immunotherapy patch” è stato pubblicato in Science Immunology (2017).

Fonte: Science Immunology

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