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Ecco come la complessità delle nanotecnologie semplifica la salute

Nanotecnologie Salute

Conversazione di Start Magazine con lo scienziato Ennio Tasciotti, ex-direttore del Centro di medicina biomimetica a Houston, sull’utilizzo delle nanotecnologie in campo medico

Le possibili applicazioni delle nanotecnologie in medicina sono oggetto di una ricerca ancora di frontiera, estremamente complessa e dispendiosa. Se sviluppata, tuttavia, questa ricerca può portare ad avanzamenti decisivi non solo per patologie trasmissibili, come hanno dimostrato i risultati ottenuti contro  il CoViD-19, ma anche in ambito oncologico, sia in termini di prevenzione che di diagnosi e di terapia.

A Start Magazine ne parla Ennio Tasciotti, scienziato italiano con una lunga esperienza negli Stati Uniti – dove ha fondato e diretto il Centro di Medicina Biomimetica dello Houston Methodist Research Institute -, pioniere della medicina biomimetica e titolare di numerosi brevetti internazionali su nanomateriali e biomateriali per uso biomedicale.

Lo studio di cui lei è stato coautore sull’uso delle nanotecnologie nella lotta contro il CoViD (Toward Nanotechnology-Enabled Approach against the CoViD-19 Pandemic, ACS Nano, 2020, 14, 6, 6383-6406)  ha ricevuto riconoscimenti internazionali. Può spiegarci più in particolare qual è stato il contributo di questa branca della ricerca alla lotta contro il coronavirus?

R: In occasione della pandemia il termine “nanoparticella” è diventato familiare quasi a tutti: questo perché, per la prima volta, contro il coronavirus sono stati sviluppati due vaccini basati su nanoformulazioni, simili per composizione chimica e per funzionamento. È stata una grossa opportunità per rimettere in gioco l’idea di sviluppare prodotti per la salute umana basati su nanoparticelle: i tentativi sono in corso da anni, ma in questo caso si è riusciti a riutilizzare gli sforzi del passato – non sempre coronati da successo – per mettere a punto i vaccini.

Su quale principio si basa più precisamente l’approccio con nanoparticelle?

Si tratta essenzialmente di una questione di quantità: quella del farmaco da somministrare. La nanoparticella si comporta come un “magic bullet”, una pallottola magica che contiene il farmaco specifico per il tessuto da curare, e che riesce a recapitarlo esattamente e soltanto a questo tessuto destinatario. Il problema è che il corpo umano è così complesso che nemmeno la nanoparticella più avanzata è in grado di svolgere questo compito in maniera così chirurgica. Nel caso dei vaccini, invece non ce n’è bisogno, perché qualsiasi tessuto può fungere da destinatario: basta un’iniezione intramuscolare, in qualsiasi muscolo, perché si scateni il processo di immunizzazione. A questo si aggiunge che sono sufficienti pochissime nanoparticelle a far esprimere una quantità di antigene sufficiente al soggetto.

Quali sono le altre applicazioni delle nanotecnologie contro il CoViD-19?

Anzitutto, si tratta di applicazioni nell’ambito della prevenzione, tese a impedire che il virus entri nel nostro corpo: per esempio, tramite la sanificazione degli ambienti – trattati attraverso la nebulizzazione di nanoformulazioni capaci di rendere inerme il virus nell’aria o sulle superfici –, o puntando alla protezione delle mucose – creando uno scudo alla penetrazione del virus nell’epitelio respiratorio, per esempio tramite aerosol. Ma le nanotecnologie sono state utilizzate anche in ambito diagnostico. Va premesso che qualunque tipo di malattia cambia la composizione del nostro corpo, e generalmente il segnale di questa trasformazione si trova nel sangue. Analizzando le trasformazioni del sangue è quindi possibile verificare quale sia la malattia in sviluppo: esistono tecnologie sviluppate su nanomateriali che sono in grado di aumentare la sensibilità e la specificità di un saggio rispetto a qualunque analita, e sono state declinate per misurare la presenza di determinati metaboliti conseguenti all’infezione da coronavirus. Persino i test antigenici rapidi che utilizziamo correntemente hanno un’anima “nano”, perché gli anticorpi vengono immobilizzati sulle strisce rivelatrici grazie a nanoparticelle inerti.

E per quanto riguarda le terapie?

Qui esistono due strade alternative: una che mira a bloccare il virus, impedendone la replicazione, e un’altra che punta invece al controllo dei sintomi, individuando correttivi a problemi derivanti dall’infezione – come quelli legati alla tempesta citochimica, ossia l’iperattivazione infiammatoria del sistema immunitario. In questo caso si tratta di terapie sistemiche, che puntano per esempio a impedire l’evento trombotico: sviluppate magari in altri ambiti, in questo caso quello cardiovascolare, e “riciclate” per il nuovo impiego.

Esistono altri casi di patologie che possono beneficiare di questi stessi approcci?

Certamente quelle oncologiche. Per diagnosticare un tumore che è diventato metastatico è necessario individuare le cellule tumorali circolanti, che attraverso la circolazione sanguigna si muovono per colonizzare altri distretti del corpo; isolarle nel sangue è come cercare un ago in un pagliaio. Tramite tecnologie come la cosiddetta “biopsia liquida”, si riesce a identificarle, effettuando uno screening sanguigno di estrema precisione. La stragrande parte della ricerca – e i relativi investimenti – sulle nanotecnologie continuano a riguardare però le terapie: nel caso dei tumori, lo sviluppo di chemioterapie mirate, ancora un “magic bullet” per interessare una zona circoscritta, quella dei tessuti coinvolti, e risparmiare gli altri organi, con un minore impatto sulla salute del paziente.  Esistono nanoparticelle estremamente complesse, che sono in grado di rilasciare il farmaco solo in situazioni determinate: per esempio, di fronte a una cellula tumorale, o in presenza di particolari condizioni chimiche, o di specifici attivatori. In gergo si parla di “environmentally responsive materials”: per svilupparli è necessario il lavoro di team multidisciplinari, che comprendano scienziati di diversa estrazione – chimici, ma anche fisici, matematici e via dicendo.

Sembrerebbe una proporzione inversa: più complessa è la scienza, più rende la medicina meno invasiva, meno impattante – e quindi la salute più facilmente raggiungibile. È proprio così?

È vero che alla crescente complessità della ricerca fa riscontro la crescente semplicità dell’esperienza del paziente; questo tuttavia vale solo nel caso in cui questa complessità riesca davvero a raggiungere il paziente, superando le difficoltà a monte. Difficoltà anzitutto economiche: le tecnologie di cui abbiamo parlato sono estremamente dispendiose, sia per il loro sviluppo che per la loro approvazione a livello regolatorio, che può richiedere tempi lunghi e quindi far lievitare i costi. Tanto più si parla di tecnologie complesse, tanto più è laborioso dimostrarne il funzionamento e quindi raggiungere la loro validazione da parte delle autorità: e una volta validate e immesse sul mercato, si tratta di soluzioni che non tutti potranno permettersi. Anche per questo, le nanoparticelle effettivamente approdate alla pratica clinica sono quelle relativamente semplici: le innovazioni più dirompenti richiedono la messa in atto di un procedimento regolatorio estremamente approfondito, e molto spesso bloccante. L’istituzione, insomma, è quasi sempre in ritardo rispetto alla scienza: il punto è capire fino a quando potremo permetterci questo ritardo.

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