Preparazione e caratterizzazione di nanoparticelle per il trattamento del glioblastoma = Preparation and characterisation of nanoparticles for the treatment of glioblastoma

Il glioblastoma multiforme (GBM) è un glioma di grado 4 che origina dalle cellule gliali astrocitiche ed è noto come il tumore primario più comune e maligno del sistema nervoso centrale. Il trattamento standard del GBM consiste nella resezione chirurgica del tumore seguita da chemioradioterapia con temozolomide (TMZ). Tuttavia, data la natura altamente infiltrativa del GBM e la sua complessità, è quasi impossibile rimuovere completamente il tumore senza intaccare il tessuto sano circostante; inoltre, la somministrazione sistemica di farmaci può essere inefficace a causa della presenza della barriera emato-encefalica (BEE). Per questo motivo, sono necessarie nuove strategie di trattamento e di somministrazione dei farmaci. Il trasporto mediato da cellule (CMDD) di nanoparticelle (NPs) caricate con farmaco può essere un’alternativa alle strategie standard, consentendo di bypassare la BEE e migliorando il rilascio mirato di farmaci. Lo scopo principale di questa tesi è indagare la possibilità di utilizzare cellule della microglia (HMC-3) come trasportatori di NPs per la somministrazione di farmaci nel trattamento del GBM. Per valutare questa strategia, la cinetica di internalizzazione delle NPs fluorescenti (Rhod-NPs) nelle HMC-3, nelle cellule GBM (U87-MG, U251) e negli astrociti (HASTR-ci35) è stata studiata mediante FACS. Sia le cellule GBM che le HMC-3 hanno mostrato un'elevata capacità di internalizzazione dopo 24h di incubazione con Rhod-NPs, a differenza delle HASTR, che non hanno internalizzato le NPs prima di 48h. In collaborazione con il gruppo di Biologia Chimica dell'IIGM, sono state studiate le vie intracellulari per approfondire i meccanismi di internalizzazione nelle cellule GBM. In particolare, sono stati esaminati i profili di co-localizzazione Rabs/Rhod-NPs, rivelando un accumulo preferenziale di NPs nei compartimenti endocitici. L’efficacia di NPs caricate con Bortezomib (BTZ-NPs) è stata testata su colture cellulari 2D e 3D in diversi momenti (24h, 48h) e a diverse concentrazioni di farmaco (da 10 nM a 500 nM). Il trattamento con BTZ-NPs riduce la vitalità con un effetto crescente all'aumentare della concentrazione somministrata, anche se inferiore al trattamento con BTZ. Sono stati preparati sferoidi tumorali multicellulari (MTS) come modelli 3D di GBM per valutare l'efficacia della CMDD utilizzando HMC-3 caricate con BTZ-NPs. Le analisi hanno rivelato che le HMC-3 migrano attraverso l'idrogel verso gli MTS sia trasversalmente che longitudinalmente e una riduzione delle dimensioni degli MTS, suggerendo il successo della CMDD. Per determinare l'influenza della rigidità della matrice sull'invasione tumorale, il meccanismo di invasione di GBM MTS è stato studiato in due distinti idrogel di diverse proprietà meccaniche (collagene e vitrogel) che simulavano la matrice extracellulare. L'analisi ha evidenziato che l'infiltrazione di MTS dipende dalla composizione cellulare degli sferoidi e dalla rigidità del gel. Il vitrogel più rigido limita l'infiltrazione degli sferoidi, rispetto al collagene. Inoltre, il trattamento con BTZ e BTZ-NPs ha ridotto la capacità di infiltrazione. Sebbene le BTZ-NPs siano meno efficaci della BTZ a parità di dosaggio, alte concentrazioni possono ridurre significativamente la crescita degli MTS senza effetti negativi. In definitiva, la CMDD di BTZ-NPs è stata ottenuta in colture 3D in diverse condizioni; tuttavia, sono necessari nuovi test su modelli di GBM più complessi per confermare l'applicabilità di questo approccio al trattamento del GBM.