La struttura tridimensionale utilizzata per creare il vaccino tridimensionale: all'interno dei poi e delle nicchie presenti all'interno di questa impalcatura possono alloggiare anche decine di milioni di cellule del sistema immunitario (Foto: Wyss Institute at Harvard University).
Immunoterapia: al posto giusto nel momento giusto
Se opportunamente istruito, il sistema immunitario potrebbe eliminare le cellule tumorali che si annidano nel corpo. Ma come trasmettere queste istruzioni in modo efficace? Perché si inneschi una risposta immunitaria contro il tumore la parola d’ordine è "essere al posto giusto nel momento giusto". Innanzitutto, le cellule dendritiche (le prime sentinelle del sistema immunitario) devono imbattersi nella cellula tumorale, di cui incorporano le molecole per poi “mostrarle” alle altre cellule immunitarie, come ad esempio i linfociti T. Saranno proprio questi ultimi a sferrare l’attacco finale e a eliminare qualsiasi cellula porti su di sé il segno di riconoscimento (l’antigene del tumore). Il tutto avviane sotto una pioggia di citochine e molecole infiammatorie, indispensabili per dare il via alla risposta immunitaria.
Fin qui, tutto bene. Ma gli equilibri sono delicati e se anche una sola di queste fasi non si svolge in modo perfetto, la risposta anti-tumorale inizia a traballare e a perdere di efficacia.
Se la montagna non va da Maometto…
Uno dei limiti della risposta antitumorale è la difficoltà a stimolare le cellule dendritiche in modo adeguato. L’idea di base dell’immunoterapia è quindi quella di risvegliare le cellule del sistema immunitario ed educarle a riconoscere ed eliminare i tumori. Un obiettivo che in passato ha dato risultati con alterne fortune. I ricercatori del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard hanno ora ideato un sistema completamente nuovo che permette di ricreare, direttamente all’interno del corpo, le condizioni ideali perché le cellule dendritiche si trovino “nel posto giusto al momento giusto”. Il tutto parte da microscopiche impalcature 3D (chiamate Mesoporus Silica Nanoparticles o MSNs), frutto delle nanotecnologie e da anni utilizzate in laboratorio per imitare la disposizione tridimensionale delle cellule nello spazio.
Iniettando direttamente sottopelle queste microscopiche strutture, i bastoncelli in silicio iniziano a polimerizzare, creando una struttura ricca di micropori e nicchie (in fotografia). All’interno di queste cavità, possono andare ad annidarsi fino a decine di milioni di cellule dendritiche. Si vengono così a formare delle vere e proprie “cittadelle immunologiche”, punti di raccolta in cui le cellule dendritiche vengono reclutate dall’organismo e incontrano le molecole che i ricercatori hanno precedentemente integrato nella struttura. Queste comprendono non solo gli antigeni tumorali (fino a quel momento sfuggiti, per i più svariati motivi, alla loro attenzione), ma anche quelle citochine così preziose per attivarle nel modo giusto. Una volta attivate, le cellule dendritiche abbandonano le impalcature e migrano verso i linfonodi: qui avviene l’incontro con i linfociti T, i quali vengono istruiti ad uccidere le cellule tumorali. Nel frattempo, l'impalcature biodegradabile inizia a dissolversi e scompare nel giro di pochi mesi.
I nuovi vaccini 3D sono stati per il momento testati solo nel topo, ma i risultati pubblicati sulla rivista Nature Biotechnology dimostrano un’elevata efficienza nello stimolare la risposta immunitaria desiderata.
Immagine al microscopio di cellule dendritiche rinvenute nelle strutture dei vaccini 3D a tre giorni dall'iniezione (Foto: Wyss Institute at Harvard University).
Verso una nuova era dell’immunologia
La versatilità dei vaccini 3D è immensa. Nelle minuscole strutture biodegradabili potrebbero venire integrati un numero potenzialmente infinito di antigeni, farmaci e citochine. Tutti questi elementi chiave dell’immunoterapia, messi a punto nel corso degli ultimi dieci anni, trovano ora nei vaccini 3D la struttura finalmente in grado di riunire la loro efficacia sotto un’unica strategia.
Rispetto al passato, si tratta di un enorme passo avanti. Basti pensare che, fino ad ora, le strategie di immunoterapia si basavano in gran parte su procedure lunghe e costose, che era necessario ripetere ad hoc per ogni paziente per adeguare la terapia al tumore (le cui caratteristiche cambiano da persona a persona). Il nuovo sistema di vaccini 3D permetterebbe ora di eliminare gran parte di queste procedure, garantendo una potenza di fuoco per le terapie su base immunologica senza precedenti che può essere utilizzata non solo per combattere i tumori ma anche le malattie infettive ancora senza vaccino.
Immagine Banner: Wyss Institute at Harvard University
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