Ogni anno, più di mezzo milione di americani visita il pronto soccorso per problemi di calcoli renali. Nella maggior parte dei casi, i calcoli alla fine passano fuori dal corpo da soli, ma il processo può essere atrocemente doloroso.

Ricercatori del MIT e del Massachusetts General Hospital hanno ora ideato un potenziale trattamento che potrebbe rendere il passaggio dei calcoli renali più veloce e meno doloroso. Hanno identificato una combinazione di due farmaci che rilassano le pareti dell’uretere – il tubo che collega i reni alla vescica – e può essere consegnato direttamente all’uretere con uno strumento simile a un catetere.

Rilassare l’uretere potrebbe aiutare le pietre a muoversi attraverso il tubo più facilmente, dicono i ricercatori.

“Pensiamo che questo potrebbe avere un impatto significativo sulla malattia dei calcoli renali, che colpisce milioni di persone”, dice Michael Cima, il David H. Koch Professor of Engineering nel Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria del MIT, un membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, e l’autore senior dello studio.

Questo tipo di trattamento potrebbe anche rendere più facile e meno doloroso l’inserimento di stent nell’uretere, che a volte viene fatto dopo che un calcolo renale è passato, per evitare che il tubo si blocchi o collassi.

Christopher Lee, un recente dottorando della Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology, è l’autore principale dello studio, che appare oggi in Nature Biomedical Engineering.

Prestazione locale di farmaci

I calcoli renali sono fatti da cristalli duri che si accumulano nei reni quando ci sono troppi rifiuti solidi nelle urine e non abbastanza liquido per lavarli via. Si stima che circa una persona su 10 avrà un calcolo renale ad un certo punto della sua vita.

Diversi anni fa, Cima e Brian Eisner, che co-dirige il Kidney Stone Program al MGH ed è anche un autore del documento, hanno iniziato a pensare a modi per migliorare il trattamento dei calcoli renali. Mentre alcuni calcoli più grandi richiedono un intervento chirurgico, il solito piano di trattamento è semplicemente aspettare che i calcoli passino, il che richiede una media di 10 giorni. Ai pazienti vengono dati antidolorifici e un farmaco orale che dovrebbe aiutare a rilassare l’uretere, ma gli studi hanno offerto prove contrastanti sul fatto che questo farmaco aiuti davvero. (Non ci sono terapie orali approvate dalla FDA per i calcoli renali e la dilatazione dell’uretere).

Cima e Eisner hanno pensato che fornire un rilassante muscolare direttamente all’uretere potrebbe offrire un’alternativa migliore. La maggior parte del dolore dovuto al passaggio di un calcolo renale deriva da crampi e infiammazioni nell’uretere mentre i calcoli passano attraverso lo stretto tubo, quindi rilassare i muscoli che circondano il tubo potrebbe aiutare a facilitare questo passaggio.

All’incirca in questo periodo, Lee, allora un nuovo studente nel programma di Scienze della Salute e Tecnologia del MIT, ha incontrato Cima per discutere di possibili progetti di tesi e si è interessato a perseguire un trattamento dei calcoli renali.

Se si guarda a come vengono trattati i calcoli renali oggi, non è davvero cambiato dal 1980 circa, e c’è una quantità piuttosto sostanziale di prove che i farmaci somministrati non funzionano molto bene. Il volume di quante persone questo potrebbe potenzialmente aiutare è davvero eccitante.”

Christopher Lee, autore principale dello studio

I ricercatori hanno innanzitutto stabilito di identificare i farmaci che potrebbero funzionare bene quando consegnati direttamente all’uretere. Hanno selezionato 18 farmaci usati per trattare condizioni come la pressione alta o il glaucoma e li hanno esposti a cellule ureterali umane coltivate in un piatto di laboratorio, dove hanno potuto misurare quanto i farmaci hanno rilassato le cellule muscolari lisce. Hanno ipotizzato che se consegnassero tali farmaci direttamente all’uretere, potrebbero ottenere un effetto di rilassamento molto più grande che consegnando tali farmaci per via orale, riducendo al minimo i possibili danni al resto del corpo.

“Abbiamo trovato diversi farmaci che hanno avuto l’effetto che ci aspettavamo, e in ogni caso abbiamo scoperto che le concentrazioni necessarie per essere efficaci erano più di quelle che sarebbero sicure se somministrate per via sistemica”, dice Cima.

In seguito, i ricercatori hanno utilizzato l’elaborazione computazionale intensiva per analizzare individualmente le risposte di rilassamento di quasi 1 miliardo di cellule dopo l’esposizione al farmaco. Hanno identificato due farmaci che funzionavano particolarmente bene, e hanno scoperto che funzionavano ancora meglio se somministrati insieme. Uno di questi è la nifedipina, un bloccante dei canali del calcio usato per trattare la pressione alta, e l’altro è un tipo di farmaco noto come un inibitore ROCK (rho kinase), che è usato per trattare il glaucoma.

I ricercatori hanno testato varie dosi di questa combinazione di farmaci in ureteri rimossi da maiali, e hanno dimostrato che potrebbero ridurre drasticamente la frequenza e la lunghezza delle contrazioni dell’uretere. I test nei maiali vivi hanno anche mostrato che il trattamento ha quasi eliminato le contrazioni ureterali.

Per questi esperimenti, i ricercatori hanno consegnato i farmaci utilizzando un cistoscopio, che è molto simile a un catetere, ma ha un piccolo canale in fibra ottica che può essere collegato a una telecamera o lente. Hanno trovato che con questo tipo di consegna, i farmaci non erano rilevabili nel flusso sanguigno degli animali, suggerendo che i farmaci sono rimasti nel rivestimento dell’uretere e non sono andati altrove nel corpo, che diminuirebbe il rischio di potenziali effetti collaterali.

Rilassamento ureterale

Sono necessari altri studi per determinare quanto dura l’effetto rilassante dei muscoli e quanto rilassamento sarebbe necessario per accelerare il passaggio dei calcoli, dicono i ricercatori. Ora stanno lanciando una startup, Fluidity Medicine, per continuare a sviluppare la tecnologia per eventuali test su pazienti umani.

Oltre a trattare i calcoli renali, questo approccio potrebbe anche essere utile per rilassare l’uretere per aiutare i medici a inserire uno stent ureterale. Potrebbe anche aiutare quando si posiziona qualsiasi altro tipo di strumento, come un endoscopio, nell’uretere.

“La piattaforma accoppia la consegna di farmaci all’uretere. Siamo ansiosi di mirare prima al rilassamento muscolare, e come propaggini di questo, abbiamo calcoli renali, stent ureterali e chirurgia endoscopica”, dice Lee. “Abbiamo un mucchio di altre indicazioni urologiche che andrebbero attraverso diversi percorsi di sviluppo, ma tutti possono essere colpiti e tutti hanno popolazioni di pazienti significativi.”

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