Per curare il cancro, che rappresenta ancora una delle principali cause di morte a livello mondiale con un trend in aumento, sono urgentemente necessarie diagnosi e terapie nuove, intelligenti e personalizzate. Ci proponiamo di sviluppare un Multimodal Innovative Theranostic nanoSystem (MITHoS) per coprire il divario tra gli attuali strumenti di nanomedicina antitumorale e le esigenze cliniche. Nonostante l'intenso sviluppo della ricerca di strumenti nanoteranostici, la complessità di queste nanostrutture multi-componenti nell'ambiente biologico è ancora una sfida aperta. Gli agenti nanoteranostici, efficaci per la terapia e la diagnosi, si basano sulle azioni concertate di nanomateriali inorganici, organici e biologici. La loro efficacia dipende in modo critico dalle caratteristiche fisico-chimiche delle loro interfacce e dal loro comportamento in condizioni fisiologiche e nell'ambiente biologico. Quando si considerano i nanosistemi di somministrazione di farmaci o le nanoparticelle terapeutiche attivate dall'azione di stimoli esterni, attualmente c'è scarsa comprensione e controllo dei processi fisici, chimici e biologici fondamentali coinvolti. Questo divario di conoscenze ha finora compromesso la traduzione degli sforzi di ricerca verso i test in vivo e, infine, alla pratica clinica. MITHoS sarà un nanosistema ibrido teranostico: una nanoparticella core-shell reattiva agli ultrasuoni, accoppiata a un carico antitumorale farmaceuticamente rilevante, incorporata in un guscio a doppio strato lipidico derivato dalle cellule e infine equipaggiata per bersagliare ligandi. MITHoS sarà validato contro il mieloma multiplo, un tumore per il quale le recidive e la progressione della malattia sono comuni tra i pazienti affetti, a causa della resistenza ai farmaci innata o acquisita. MITHoS supererà i limiti degli attuali approcci con una strategia bottom-up: sulla base di nuove conoscenze fondamentali riguardanti le interfacce nano/bio, costruiremo un nanostrumento teranostico antitumorale finemente sintonizzato, multiuso e temporalmente-controllato. impiegheremo tecniche di simulazione molecolare all'avanguardia per caratterizzare tutte le interfacce nano/bio coinvolte e sviluppare strumenti computazionali predittivi per la guida delle indagini sperimentali. Allo stesso tempo, la sintesi sperimentale, la caratterizzazione e il test del nanosistema MITHoS evolveranno da semplici sistemi modello a nanostrutture più complesse che impiegano una varietà di tecniche all'avanguardia, dalla microscopia ad alta risoluzione allo scattering di raggi X e neutroni, fino all'obiettivo finale di test in vivo del sistema MITHoS. Inoltre, verranno sviluppate nuove metodologie per la diagnosi e la terapia reattive agli stimoli e controllate a distanza.
Il concetto MITHoS aprirà così nuovi orizzonti nel campo della nanomedicina, dimostrando come l'azione sinergica delle competenze nei campi della fisica, della chimica, delle scienze dei materiali, dell'ingegneria, della biofisica e della biologia possa finalmente tradurre le conoscenze di base in un trattamento efficace del cancro e superare le attuali barriere verso la clinica traduzione.