La somministrazione di specie farmacologicamente attive sempre più di frequente viene operata mediante la loro veicolazione all'interno di opportuni carriers di dimensioni nanometriche. I copolimeri a blocchi costituiti da unità di polietilen glicole (PEG) e polipropilen ossido (PPO), secondo il motivo PEGx-PPOy-PEGx, in acqua si ripiegano su sé stessi organizzandosi a formare aggregati micellari di dimensioni nanometriche di tipo core-shell (core costituito dalle unità PPO; corona polare costituita dalle unità PEG). Questi aggregati sono in grado di solubilizzare specie idrofobiche nel core apolare. Per la veicolazione di specie idrofiliche è necessario ricorrere all'uso di agenti coadiuvanti. Nel passato il gruppo di ricerca del proponente ha messo a punto con successo una coformulazione di pluronici e il sale biliare colato di sodio per l'efficace solubilizzazione del farmaco antitumorale cationico doxorubicina~HCl (DX) che ne ha consentito la solubilizzazione nel core idrofobico in quantità terapeuticamente rilevanti, come evidenziato da studi in-vitro condotti su diverse linee cellulari.
Lo scopo che si prefigge di raggiungere il presente progetto di ricerca è estendere il grado di conoscenza sia della dinamica di solubilizzazione della DX nel dominio apolare delle micelle di pluronici (investigando sull'esatta natura delle forze che entrano in gioco tra DX e NaC) sia di variare il tipo di pluronici impiegati (questo allo scopo di verificare la possibile preparazione di coformulazioni NaC/pluronici con temperature di micellizzazione (cmt) inferiori a quella del pluronico F127 (x=100; y= 65) usato in precedenza (cmt> 35 °C).
Si prevede inoltre di coniugare un opportuno probe fluorescente al colato di sodio in modo da poterne seguire il fato una volta all'interno delle cellule. Quest'ultima parte del lavoro sarà condotta in collaborazione col gruppo di ricerca del Prof. Sergio Moya presso il CIC biomaGUNE (San Sebastian - Spagna).
Uno degli aspetti sicuramente più innovativi presente in questo progetto di ricerca, è la realizzazione di vettori polimerici nei quali ciascuna componente o per sua natura intrinseca (DX) o perché marcata con opportuni fluorofori (polossameri e sali biliari), possa essere seguita con un microscopio confocale una volta che le micelle siano penetrate all'interno delle cellule.
Gli studi fin qui svolti su questi sistemi hanno mostrato che la doxorubicina incapsulata all'interno delle micelle miste di NaC/F127 penetra all'interno delle cellule molto più velocemente di quanto non faccia il farmaco libero.[1] Tuttavia, l'azione citostatica del farmaco incapsulato è sensibilmente più lenta in confronto al farmaco libero. Questo lascia supporre un meccanismo di penetrazione delle micelle polimeriche nelle cellule via endocitosi. Non è assolutamente chiaro, tuttavia, quale sia il destino della vescicola endocitotica una volta all'interno della cellula. Questa potrebbe sia fondersi con i lisosomi a formare delle vescicole endocitoplasmatiche dette endosomi. A seguire, dopo la disgregazione delle micelle polimeriche con il rilascio del farmaco, avviene la sua fuoriuscita nel citoplasma con successiva diffusione all'interno del nucleo, là dove va ad interagire con il DNA, target dell'azione citotostatica della DX. In alternativa, le micelle potrebbero penetrare all'interno delle cellule attraverso una endocitosi mediata dalle caveoline (una particolare classe di proteine presenti in invaginazione della membrana plasmatica) che dirigono le vescicole endocitotiche all'apparato del Golgi piuttosto che ai lisosomi. Quest'ultima via d'accesso è favorita nel caso in cui le nanoparticelle siano funzionalizzate sulla loro superficie con molecole quali colesterolo, acido folico o albumina.[2] Essendo i sali biliari dei derivati del colesterolo, oltre alla loro funzione di coadiuvanti per la solubilizzazione della DX nel core apolare delle micelle polimeriche, potrebbero giocare un ruolo anche nel definire il loro processo di internalizzazione nelle cellule. Arrivare ad acquisire conoscenze in tale ambito può rivestire una enorme importanza nel caso in cui si voglia proteggere il contenuto delle micelle polimeriche dall'azione degli enzimi litici presenti nei lisosomi (ad esempio, nel caso in cui le molecole ospiti fossero del polinucleotidi o dei piccoli peptidi ad azione antimicrobica).
[1] E. Tasca et al. J. Colloid Interface Sci. 579 (2020) 551
[2] W.J. Gradishar Expert Opin. Pharmacother. 7 (2006) 1041