CHE COSA SONO LE NANOPATOLOGIE?
Stefano Montanari –
Direttore Scientifico del laboratorio Nanodiagnostics
Via E. Fermi, 1/L – 41057 San Vito (Modena)
Pur coinvolgendo non pochi campi della medicina, l’argomento è senza dubbio nuovo al di fuori di ambiti scientifici molto particolari e ancora riservati agli addetti ai lavori. Volendo offrire una definizione succinta, le nanopatologie sono le malattie provocate da micro e, soprattutto, nanoparticelle inorganiche che in qualche modo riescono a penetrare nell’organismo, umano o animale che sia, e non ha alcuna importanza come queste entità piccolissime riescono ad entrare o come sono prodotte. È un dato di fatto che i meccanismi seguiti da una particella una volta che questa sia riuscita a penetrare nell’organismo sono gli stessi, indipendentemente dalla sua origine.
All’inizio degli anni Novanta, il Laboratorio di Biomateriali dell’Università di Modena fondato e diretto dalla dottoressa Antonietta Gatti si trovò ad investigare sul perché un filtro cavale si fosse rotto all’interno della vena cava di un paziente . Il perché questo si fosse rotto fu un problema di facile soluzione, ma la nostra analisi, eseguita con sistemi fisici, rivelò qualcosa di molto strano, vale a dire la presenza su quell’oggetto di elementi come, ad esempio, il titanio, che non fanno parte dell’organismo di alcun animale superiore né entrano nella composizione del dispositivo. Un paio d’anni più tardi, ci si presentò un caso del tutto analogo e, ancora una volta, trovammo che elementi estranei sia ai tessuti umani sia alla lega metallica del filtro erano presenti. Poi, alla fine del 1998, la dottoressa Gatti ebbe l’occasione di esaminare i reperti bioptici epatici e renali di un paziente che da oltre otto anni soffriva di febbre intermittente unita a gravi compromissioni al fegato e, soprattutto, ai reni, senza che nessuno fosse in grado di dire da dove questi sintomi originassero. Con grande sorpresa, in seguito alle analisi eseguite fu evidente che quei tessuti contenevano micro- e nanoparticelle di materiale ceramico, un materiale identico a quello che costituiva la protesi dentaria usurata che il paziente portava. Ciò che era avvenuto era abbastanza semplice: i detriti che la protesi produceva a causa di una cattiva occlusione e, dunque, di una scorretta masticazione, e di un tentativo maldestro di aggiustamento erano stati inghiottiti per otto anni. Poi questi detriti erano in qualche modo finiti nel fegato e nei reni dove erano restati, provocando una granulomatosi che si era aggravata tanto da condurre il paziente sull’orlo di un trattamento emodialitico cronico che pareva ormai inevitabile. Rimossa la protesi e trattato il soggetto con un’opportuna terapia cortisonica, i sintomi si stabilizzarono, in parte anche regredendo, e non ci fu bisogno di ricorrere all’emodialisi. Cominciammo allora a cercare negli archivi delle Università di Modena e di Magonza (Germania) e del Royal Free Hospital di Londra per avere reperti autoptici e bioptici di pazienti che soffrissero o avessero sofferto di malattie criptogeniche, in particolare quelle delle quali fosse possibile ipotizzare un’origine o, comunque, una componente, infiammatoria. Il materiale su cui cominciammo a lavorare riguardava principalmente varie forme tumorali e granulomatosi di origine non virale e non batterica. In tutti i casi esaminati i campioni contenevano micro- e nanoparticolato inorganico.
Sulla base di quanto stavamo trovando, la dottoressa Gatti chiese ed ottenne un supporto finanziario dalla Comunità Europea per allestire una ricerca più sistematica, e il progetto (QLRT-2002-147), che coinvolse anche le Università di Magonza e di Cambridge, la FEI (gruppo Philips) e la Biomatech (azienda privata di ricerca francese), fu battezzato “Nanopathology”, indicando con quel neologismo lo studio delle patologie indotte da micro- e nanoparticelle.
Si acquistò, allora, un microscopio elettronico a scansione ambientale (ESEM) accessoriato con uno spettroscopio a raggi X a dispersione d’energia (EDS) e si approntò una metodica ad hoc, che ancora non ha uguali al mondo, appropriata per i nostri scopi. Il vantaggio principale di quel tipo di microscopio è la possibilità che questo offre di osservare campioni biologici vitali in condizioni ambientali, vale a dire non sotto vuoto (il che ne farebbe evaporare tutto il contenuto d’acqua, uccidendoli) e senza ricopertura di metalli o di carbone (il che introdurrebbe degl’inquinanti).
L’EDS, invece, permette di eseguire un’analisi elementare assolutamente precisa e puntuale del campione. Iniziate le ricerche, fu subito evidente che il particolato micro- e nanometrico è in grado di entrare nell’organismo e, almeno in parte, non viene affatto eliminato come, invece, era sempre stato dato per scontato pur senza alcuna base scientifica sperimentale, dato che nessuna ricerca in proposito era mai stata eseguita. Fu altrettanto evidente come la via preferenziale d’ingresso di quel materiale sia l’inalazione. A causa delle loro ridottissime dimensioni, quelle particelle, non importa come prodotte, restano sospese nell’aria per tempi lunghissimi. Da qui, vengono inspirate e finiscono negli alveoli polmonari dove, se sono abbastanza grossolane (si parla, comunque di qualche millesimo di millimetro), sono fagocitate dai macrofagi. Una volta che questi corpi estranei sono stati divorati, i macrofagi non sono però capaci di degradarli e, dunque, di distruggerli, perché quei corpi estranei non sono biodegradabili. La conseguenza è che, morto il macrofago, la particella rimane nell’organismo, a meno di quella frazione che i macrofagi sono riusciti a portare a livello delle vie respiratorie superiori per venire poi eliminate tramite l’espettorazione.
Se il particolato è di dimensioni nanometriche, e si parla da qualche decimillesimo di millimetro in giù, questo passa direttamente, entro un minuto, dall’alveolo polmonare alla circolazione sanguigna.
Dal sangue agli organi il passo è breve, soprattutto se si pensa che le nanoparticelle entrano anche nei globuli rossi, un ottimo cavallo di Troia per superare ogni barriera.
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