Progettazione e ottimizzazione di nanosistemi lipidici per la terapia antitumorale

Cancer is one of the leading causes of death and morbidity with a complex pathophysiology. Conventional cancer therapies include chemotherapy, radiation therapy, targeted therapy, surgery, and immunotherapy. Nevertheless, these approaches are often linked with acute side effects, high risk of recurrences, drug resistance phenomena and non-responsiveness. Nanotechnology represents an innovative tool which may overcome these limitations by enhancing bioavailability, biocompatibility, and drug loading capacity [1]. In this project, lipid nanosystems (nanoemulsions-NE) were studied for the encapsulation of two different active pharmaceutical ingredients, namely docetaxel (DTX) and zinc protoporphyrin IX (ZnPPIX) [2]. These systems were intended for active and passive targeting in anticancer treatment, respectively. Indeed, DTX loaded NEs have been optimized and decorated with the monoclonal antibody (anti Netrin-1) via click chemistry reaction, to target the tumor microenvironment for the treatment of Triple Negative Breast Cancer (TNBC). Also, ZnPPIX-loaded NEs were obtained and intended to modulate immune response for GMB treatment. Results showed that the NE is a versatile drug delivery system able to allocate in the inner core hydrophobic drugs as DTX and ZnPPIX. Moreover, via click chemistry their surface can be easily modified to add specific target moieties. The physico-chemical characterization studies demonstrated the feasibility and stability of the NEs, while in vitro release studies in both therapeutic applications demonstrated the ability of the formulations to allow a controlled and sustained release of the drug over time. Ongoing studies for in vivo efficacy and biodistribution are intended to demonstrate the added value of the selected formulations.

Il cancro è una delle principali cause di morte e morbilità con una fisiopatologia complessa. Le terapie convenzionali contro il tumore comprendono la chemioterapia, la radioterapia, la terapia mirata, la chirurgia e l'immunoterapia. Tuttavia, questi approcci sono spesso legati a effetti collaterali acuti, alto rischio di recidive, fenomeni di resistenza ai farmaci e scarsa efficacia. Le nanotecnologie rappresentano uno strumento innovativo che può superare queste limitazioni migliorando la biodisponibilità, la biocompatibilità e la quantità di principio attivo che raggiunge il sito bersaglio [1]. In questo progetto sono stati sviluppati due nanosistemi lipidici (nanoemulsioni) in grado di veicolare due principi attivi, in particolare il docetaxel (DTX) e la zinco protoporfirina IX (ZnPPIX) [2]. Queste nanoemulsioni sono state progettate per realizzare rispettivamente sistemi di direzionamento attivo e passivo. Nel primo caso, una nanoemulsione, caricata con DTX e decorata con l’anticorpo monoclonale anti-Netrina-1 attraverso la click-chemistry, è stata ottimizzata per la modificazione del microambiente tumorale nel cancro al seno triplo negativo (TNBC); nel secondo caso, il nanosistema contenente ZnPPIX è stato preparato al fine di modulare la risposta immune nel glioblastoma. I risultati hanno dimostrato che le nanoemulsioni sviluppate in questo progetto rappresentano un sistema versatile e scalabile, in grado di incorporare stabilmente principi attivi farmaceutici idrofobici, come DTX e ZnPPIX. In aggiunta, tramite la reazione di click-chemistry si è potuto modificare facilmente la superficie della nanoemulsione, rendendola uno strumento utile per ottenere una terapia di precisione. Gli studi chimico-fisici hanno confermato la stabilità del sistema in oggetto, mentre i test di rilascio in vitro hanno dimostrato la capacità di garantire un rilascio controllato e sostenuto di farmaci nel tempo. Gli studi in corso sull’efficacia in vivo e la biodistribuzione intendono dimostrare il valore aggiunto delle formulazioni studiate.