Spermatozoi: un vettore per la chemioterapia

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spermatozoi

Per quanto negli anni sia stata potenziata l’efficacia dei farmaci chemioterapici, ancora poco è stato migliorato circa i suoi effetti collaterali sistemici: tra quelli più comuni si osservano senso di fatica, nausea, vomito, perdita dei capelli e inappetenza.

In linea generale, più il trattamento è circoscritto al tessuto tumorale meno sono i suoi effetti collaterali sistemici.

Utilizzo dei spermatozoi come vettore

La perseveranza della ricerca ha portato i ricercatori del Leibniz Institute for Solide State and Material Research in Germania, ad una nuova scoperta: l’utilizzo degli spermatozoi come vettori per chemioterapici utilizzati nella terapia di tumori ginecologici.

Già dai primi risultati ha molti vantaggi: gli spermatozoi si sono rivelati vettori che penetrano in tessuti molto specifici, in modo tale da limitare l’assorbimento del farmaco da parte di altri organi non interessati alla terapia.

Sono cellule specializzate potendo muoversi nell’apparato riproduttivo femminile ed hanno anche un’elevata capacità di immagazzinare farmaci idrofilici che hanno una elevata affinità per il DNA: grazie a ciò, la membrana degli spermatozoi può proteggere il farmaco dalla diluizione con altri fluidi corporei, da immuno-reazioni e dalla degradazione enzimatica.

Altro enorme vantaggio è dato dal fatto che l’utilizzo di queste cellule è in grado di prevenire le possibili reazioni autoimmuni, che invece possono avvenire nel caso si utilizzino altri vettori, come batteri o nanoparticelle.

Come funziona?

Il sistema descritto comprende l’utilizzo di spermatozoi che fungono da trasportatori del farmaco, una microstruttura tubulare (creata da una stampante 3D) che “spara” gli spermatozoi verso il bersaglio e li guida, in modo che il farmaco vada nell’esatto punto in cui si trova il tumore.

Il chemioterapico viene caricato nella testa, corpo e coda dello spermatozoo. Si è visto che la capacità di immagazzinamento del farmaco all’interno della cellula è veramente molto elevata: questa caratteristica permette di poterne utilizzare elevate quantità in maniera altamente specifica.

Gli spermatozoi hanno un’emivita elevata, quindi il loro effetto può essere utilizzato per un tempo prolungato; dall’esperimento si è visto che il tempo per avere una resa migliore in termini di vitalità spermatica (e quindi di effetto del farmaco) è entro le 8 ore. Questo tempo garantisce un’ottimale preparazione delle cellule e permette allo spermatozoo di raggiungere con tranquillità tutte le possibili localizzazioni del tumore. In tutto il processo meno del 10% del farmaco viene perso entro le 8 ore.

A dimostrazione di ciò negli esperimenti in vitro sono state utilizzate delle cellule HeLa provenienti da tumore cervicale coltivate in sferoidi come modello tumorale. Tale struttura è stata utilizzata per misurare l’efficacia antitumorale del vettore: nelle prime 24 ore non è stata osservata nessuna modificazione strutturale degli sferoidi, nelle 48 ore, invece, si è osservata una riduzione della massa, frutto della capacità anti-tumorale del farmaco.

In seguito è stato fatto un raffronto tra la capacità di distruzione tumorale del farmaco inserito negli spermatozoi e del farmaco iniettato nel medium in vitro: si è notato che la capacità di eliminazione cellulare tramite spermatozoo è maggiore (87% delle cellule tumorali distrutte), rispetto al solo farmaco iniettato (55% delle cellule tumorali distrutte).

Comandare lo spermatozoo

Gli spermatozoi sono stati comandati attraverso l’utilizzo di un sistema chiamato “tetrapodo”: esso è formato da un canale e da quattro braccia che formano un’elica. Le strutture sono formate da materiale sensibile ai magneti: dunque è possibile indirizzare il tetrapodo. Lo spermatozoo si infila nel canale, con il suo movimento riesce a spostare la struttura e poi, attraverso delle onde magnetiche, viene guidato verso la localizzazione desiderata.

Conclusioni

Questa ricerca è ovviamente ancora ai primi stadi, perché è stata utilizzata solamente in vitro, ma ha già dimostrato come l’utilizzo degli spermatozoi come vettori per farmaci mirati, sia una soluzione estremamente efficiente dal punto di vista sia della riduzione degli effetti indesiderati sistemici dei farmaci chemoterapici, sia dal punto di vista dell’efficienza nell’utilizzo di farmaci mirati a carico del sistema riproduttivo femminile.

FONTI | Articolo; Articolo Scientifico