Nanoemulsioni parenterali rivestite con ghost cellulari come potenziale veicolo di farmaci antitumorali attivi su modelli di glioma

High grade glioma is a primary brain tumor characterized by a poor prognosis, mainly due to fatal relapses, despite the recent advances in its surgical treatment. Therefore, due to the low efficacy of traditional chemotherapy against such a tumor, different nanotechnology-based approaches have been proposed for glioma treatment. However, due to safety and efficacy concerns, only liposomal formulation are currently in clinic usage, since capable to favour Blood-Brain Barrier (BBB) overcoming and tumor mass accumulation of loaded drugs, such as doxorubicin (Caelyx®) and irinotecan (Onivyde®). Liposomal cisplatin is not yet marketed, but relevant clinical trials are ongoing, mainly for the treatment of lung tumors. In this case, a nanotechnology approach for the treatment of high grade glioma, alternative to liposomal formulations, yet endowed with a similar translational capability, has been proposed: that is, cell-membrane-fragments, namely ghost, extracted from glioma cells, have been used to wrap a clinically approved parenteral nanoemulsion, Intralipid 10% (IL), loaded with the aforementioned drugs. In fact, ghost adhesion proteins allow the so called homotypic targeting to the tumor. In this experimental study, in perspective of further studies on animal models, ghosts have been obtained from F98 rat glioma cells, whereas ghosts from rat Red Blood Cells (RBC) have been used as a model. Engineered formulations have been characterized for their physico-chemical properties, focusing on the wrapping proteins endowed with targeting properties. Moreover, preliminary pharmacological in vitro tests were carried out on cellular models, in order to assess the cytotoxicity of the loaded drugs. Then cell invasion and migration assays were performed by using labeled formulations, in order to investigate the tumor targeting ability of wrapped nanoemulsions. Finally, a 3D cellular model was optimized by using the MIVO® technology, with an alginate matrix, which was then used to test selected formulations, loaded with doxorubicin. In conclusion, cell ghosts wrapped nanoemulsions worked as a versatile and efficient vehicle for different drugs, and as a potent chemo-attractant towards tumor cells, likely due to the cells-ghost adhesion properties.

Il glioma di alto grado è un tumore cerebrale primario caratterizzato da una prognosi sfavorevole, prevalentemente a causa delle recidive, nonostante le recenti innovazioni nel trattamento chirurgico. Pertanto, a causa della scarsa efficacia della chemioterapia tradizionale verso questi tumori, diversi approcci basati sulle nanotecnologie sono stati proposti per implementare il trattamento dei gliomi. Tra di essi, però, per motivi di sicurezza ed efficacia, soltanto i liposomi sono attualmente utilizzati in clinica, in quanto in grado di favorire il superamento della barriera ematoencefalica (BEE) e l’accumulo a livello tumorale dei farmaci, in particolar modo nel caso della doxorubicina (Caelyx®) e dell’irinotecano (Onivyde®). Il cisplatino liposomiale non è ancora in commercio, ma attualmente sono in corso trial clinici rivolti principalmente al trattamento di neoplasie polmonari. In questo contesto, si propone un approccio nanotecnologico alternativo ai liposomi per il trattamento dei gliomi di alto grado, ma dotato di un potere traslazionale altrettanto elevato, ovvero l’utilizzo di una nanoemulsione lipidica già in uso clinico, l’Intralipid® 10% (IL), rivestita con frammenti di membrana cellulare (ghost), ricavati dalle cellule di glioma, e caricata con i suddetti farmaci. Infatti, le proteine di adesione presenti sui ghost consentono il cosiddetto homotypic targeting verso il tumore. In questo studio sperimentale, in prospettiva di futuri studi su modelli animali, i ghost sono stati ricavati da cellule F98 di glioma di ratto, mentre i ghost ricavati dai globuli rossi (RBC) di ratto sono stati usati come modello. Le formulazioni ingegnerizzate sono state caratterizzate dal punto di vista chimico-fisico, con particolare attenzione alle proteine del rivestimento responsabili del direzionamento. Inoltre, sono stati effettuati test farmacologici preliminari in vitro su modelli cellulari, verificando la citotossicità dei farmaci caricati. Successivamente sono stati realizzati saggi di migrazione e di internalizzazione con formulazioni marcate, volti a verificare la capacità di direzionamento delle nanoemulsioni rivestite verso il tumore. Infine sono stati ottimizzati dei modelli cellulari 3D con la tecnologia MIVO®, utilizzando supporti di alginato, su cui sono poi state testate delle formulazioni selezionate, caricate con doxorubicina. In conclusione, le nanoemulsioni rivestite con ghost si sono dimostrate un veicolo versatile ed efficace per farmaci diversi, e hanno mostrato una notevole capacità chemoattrattiva nei confronti delle cellule tumorali, probabilmente dovuta a proprietà di adesione cellula-ghost.