EGFR Specific Affibody for Diagnostic Detection and Therapeutic Targeting of Thyroid Cancer Cells

Il tumore alla tiroide è il tipo di cancro più comune che colpisce le ghiandole endocrine del corpo. Sebbene molti casi di questa malattia siano a crescita lenta e abbiano tassi di sopravvivenza eccellenti, un gruppo più piccolo di pazienti affronta una realtà più pericolosa. In questi casi aggressivi, il cancro si diffonde in altre parti del corpo o ritorna dopo il trattamento, spesso perché le cellule tumorali sono cambiate in modi che le rendono resistenti alle terapie standard. Un protagonista chiave in questo comportamento aggressivo è una proteina sulla superficie delle cellule chiamata recettore del fattore di crescita epidermico. Pensate a questa proteina come a un interruttore sulla parte esterna di una cellula che, quando viene attivato, dice alla cellula di crescere e dividersi. In molti tumori della tiroide, questo interruttore è bloccato in posizione "on", spingendo il tumore in avanti. Poiché questa proteina è così comune in questi tumori pericolosi, gli scienziati stanno cercando modi per trovarla con precisione e impedirle di funzionare, sperando di individuare la malattia precocemente o di attaccarla direttamente senza danneggiare i tessuti sani.

Per affrontare questa sfida, un team di ricercatori in Iran si è posto l'obiettivo di progettare un nuovo tipo di strumento biologico. Si sono concentrati sulla creazione di minuscole proteine ingegnerizzate chiamate affibody. A differenza dei grandi anticorpi utilizzati in molti trattamenti attuali, che sono complessi e lenti nel muoversi attraverso il corpo, gli affibody sono piccoli, semplici e robusti. Sono progettati per agganciarsi a bersagli specifici, in questo caso il recettore del fattore di crescita epidermico, con alta precisione. I ricercatori volevano vedere se potevano costruire queste minuscole sonde per fare due cose contemporaneamente: agire come un segnale luminoso per illuminare le cellule tumorali per la rilevazione e agire come un'arma per uccidere quelle cellule. Hanno creato tre diverse versioni di queste sonde. Una era una versione base, mentre le altre erano modificate per includere un piccolo tag che aiuta loro a rimanere più a lungo nel flusso sanguigno, e una versione portava persino due unità di targeting per vedere se questo le rendesse più aderenti.

Il team ha iniziato a far crescere queste proteine nei batteri, utilizzando essenzialmente i microbi come piccole fabbriche per produrre gli strumenti di cui avevano bisogno. Una volta purificate le proteine, le hanno testate su due diversi tipi di cellule tumorali della tiroide coltivate in una piastra di laboratorio. Un tipo di cellula era noto per avere alti livelli della proteina bersaglio, mentre l'altro ne aveva livelli inferiori. Hanno incluso anche un terzo tipo di cellula che non possedeva affatto la proteina, per garantire che i loro strumenti fossero specifici e non si attaccassero accidentalmente al tessuto sano. Il primo test consisteva nel vedere se le sonde potessero uccidere le cellule tumorali. Hanno trattato le cellule con quantità variabili di sonde per diversi giorni e misurato quante cellule sopravvivevano. I risultati hanno mostrato che le sonde erano efficaci, ma la loro potenza dipendeva dal tipo di cellula e dal design specifico della sonda. La sonda base e la versione con due unità di targeting sono state particolarmente efficaci nel ridurre il numero di cellule viventi nel gruppo ad alto target, causando la morte delle cellule in modo controllato e programmato. La sonda modificata con il tag a lunga durata ha causato la morte cellulare, sebbene funzioni in modo diverso, innescando un tipo specifico di suicidio cellulare che era visibile anche prima che le cellule perdessero la capacità di produrre energia.

Successivamente, i ricercatori dovevano confermare che le loro sonde stessero effettivamente trovando il loro bersaglio e non si stessero solo attaccando casualmente alle cellule. Hanno attaccato un colorante verde fluorescente alle proteine e hanno osservato cosa accadeva al microscopio. Quando hanno aggiunto le sonde fluorescenti alle cellule tumorali con la proteina bersaglio, le cellule si sono illuminate con un segnale verde brillante attorno ai loro bordi esterni, mostrando che le sonde si erano agganciate con successo. Al contrario, quando hanno aggiunto le sonde alle cellule prive della proteina bersaglio, non c'era alcuna fluorescenza, dimostrando che gli strumenti erano altamente specifici. Per misurare esattamente quanto bene si attaccassero, il team ha eseguito una serie di test in cui hanno aggiunto diverse quantità di sonde e misurato la forza del legame. Hanno scoperto che uno dei loro design, l'unità singola con il tag a lunga durata, era quello che si agganciava con più forza, richiedendo pochissima sostanza per legarsi saldamente alle cellule tumorali. Questo forte legame era cruciale, poiché significava che la sonda poteva trovare il cancro anche se il target non era presente in grandi numeri.

Lo studio ha anche confrontato questi nuovi, minuscoli strumenti con un farmaco molto noto, approvato dalla FDA, chiamato cetuximab, che è un grande anticorpo che bersaglia la stessa proteina. Sebbene il farmaco standard fosse molto efficace, i nuovi affibody mostravano una capacità simile di legarsi alle cellule tumorali e di ucciderle, specialmente ad alte concentrazioni. Questo è significativo perché le piccole dimensioni degli affibody permettono loro di penetrare nei tessuti molto più velocemente rispetto ai grandi anticorpi, raggiungendo potenzialmente tumori difficili da accedere. I ricercatori hanno osservato che le sonde funzionavano meglio sulle cellule che avevano la maggior quantità della proteina bersaglio e non danneggiavano le cellule che ne erano prive. Ciò suggerisce che gli strumenti siano sicuri per i tessuti sani che non esprimono la proteina.

Sebbene i risultati in laboratorio siano promettenti, i ricercatori sottolineano con cautela che questo è solo l'inizio. Hanno dimostrato che queste piccole proteine possono essere prodotte, possono trovare le cellule del tumore alla tiroide e possono ucciderle in una capsula di Petri. Tuttavia, riconoscono che è necessario ulteriore lavoro per vedere come questi strumenti si comportino all'interno di un organismo vivente. Gli studi futuri dovranno testare se le sonde possano sopravvivere al viaggio attraverso il flusso sanguigno e raggiungere un tumore in un paziente senza causare effetti collaterali. Per ora, questo lavoro fornisce una solida base, dimostrando che queste piccole proteine ingegnerizzate hanno il potenziale per diventare sia un modo preciso per individuare il tumore aggressivo alla tiroide, sia un nuovo modo per trattarlo, offrendo speranza per un approccio più mirato a una malattia difficile.