Modelli di neuroblastoma derivati da pazienti mostrano sensibilità a nanoparticelle liposomiali caricate con doxorubicina e mirate alla nucleolina esposta sulla superficie cellulare

Abstract

Il neuroblastoma (NB) è il tumore solido extracranico più comune in età pediatrica. Le terapie in uso hanno migliorato la sopravvivenza dei pazienti con NB; tuttavia, alcuni presentano malattia refrattaria o recidiva, evidenziando la necessità di nuovi approcci terapeutici. La nucleolina (NCL), una proteina fisiologicamente localizzata nel nucleo, è emersa come potenziale bersaglio terapeutico per il NB, poiché risulta sovraespressa e presente anche sulla superficie delle cellule di NB. Sulla base di ciò, liposomi caricati con doxorubicina e decorati con il peptide F3 (F3-lipo[DXR]), che riconosce la NCL, sono stati sviluppati e testati in modelli di NB ottenuti da linee cellulari, nei quali sono stati osservati effetti anti-tumorali. In questo studio, l’espressione di NCL sulla superficie cellulare è stata analizzata in un’ampia coorte di pazienti con NB, risultando positiva in circa il 60% dei casi. L’attività anti-tumorale di F3-lipo[DXR] è stata quindi testata in modelli di NB derivati da paziente, in particolare in sferoidi tumorali multicellulari e xenotrapianti derivati da paziente (PDX). In tutti i modelli analizzati, F3-lipo[DXR] hanno mostrato una maggiore efficacia anti-tumorale rispetto ai controlli e, nella maggior parte dei casi, anche rispetto alla controparte liposomiale non decorata con il peptide F3 (lipo[DXR]). Questo suggerisce che il targeting attivo delle cellule di NB possa contribuire all’aumentata efficacia anti-tumorale osservata per i F3-lipo[DXR]. In vivo, è stato anche proposto un possibile meccanismo alla base dell’efficacia di F3-lipo[DXR]: uccisione diretta delle cellule tumorali e riduzione della vascolarizzazione tumorale. Infine, in un modello PDX di NB con mutazione nel gene ALK, la combinazione di F3-lipo[DXR] e dell’inibitore di ALK crizotinib ha determinato un significativo rallentamento della crescita tumorale rispetto ai singoli trattamenti, suggerendo il potenziale delle terapie combinate nei pazienti con NB.

Neuroblastoma (NB) is the most common solid extracranial pediatric cancer. Current therapeutic strategies have highly improved the survival of NB patients. Nevertheless, some patients present with refractory disease or experience relapse, highlighting the need for novel therapeutic approaches for this disease. Nucleolin (NCL), whose physiological expression is confined to nucleolus, has recently emerged as potential therapeutic target in NB, as it was found to be upregulated and shifted at the cell surface of NB cells. Based on this finding, liposomes loaded with doxorubicin and decorated with the NCL-recognizing F3 peptide (F3-lipo[DXR]) were developed and initially tested against cell line-derived models of NB, in which anti-tumor effects were observed. In this study, cell surface NCL expression was analyzed in a large cohort of NB patients. About 60% of patients resulted positive for cell surface NCL expression. Subsequently, the anti-tumor activity of F3-lipo[DXR] was tested against clinically relevant patient-derived models of NB. Particularly, the anti-tumor effects of both F3-lipo[DXR] and untargeted liposomes (lipo[DXR]) were evaluated in multicellular tumor spheroids (MCTSs) and patient-derived xenografts (PDXs). In all analyzed models, F3-lipo[DXR] showed enhanced anti-tumor effects compared with controls, and, in most cases, they also outperformed untargeted lipo[DXR], suggesting that NCL-mediated active targeting of NB cells may contribute to the enhanced anti-tumor effects observed with F3-lipo[DXR]. In vivo, a possible mechanism underlying the efficacy of F3-lipo[DXR] was also proposed: direct killing of tumor cells and disruption of tumor vasculature. Finally, in a PDX model of NB harbouring p.F1147L ALK mutation, the combination of F3-lipo[DXR] and the ALK-inhibitor crizotinib produced a significant delay in tumor growth compared with either agent alone, supporting the potential of combination treatments to improve clinical outcomes in NB patients.