La maggior parte dei decessi per cancro è causata da tumori ricorrenti o metastatici. Le terapie convenzionali prendono di mira le cellule tumorali in rapida divisione, ma non sono in grado di sradicare le cellule che iniziano il tumore altamente chemioresistenti (TIC), in ultima analisi responsabile della ricaduta e della diffusione dei tumori in altre parti del corpo. Un team di ricercatori del Center for Self-assembly and Complexity, all'interno dell'Institute for Basic Science (IBS) ha sviluppato il primo sensore fluorescente per visualizzare i TIC. Funzionale nel polmone, sistema nervoso centrale, melanoma, Seno, renale, ovarico, colon, e colture cellulari di cancro alla prostata, questo potrebbe diventare uno strumento utile per la valutazione post-trattamento senza biopsia e lo sviluppo di farmaci anti-TIC. Lo studio è stato condotto in POSTECH (Pohang, Corea del Sud), in collaborazione con l'Agenzia per la Scienza Tecnologia e Ricerca (A*STAR, Singapore), ed è pubblicato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .
In alcuni casi, una minoranza di cellule chiamate TIC, o cellule staminali cancerose, sono colpevoli di ripopolare il tumore dopo la terapia. Le loro proprietà simili alle cellule staminali consentono loro di mantenere un pool di cellule staminali cancerose all'interno del tumore, oltre a produrre nuove cellule tumorali mature. Sebbene siano disponibili alcuni anticorpi diretti contro il TIC, non esiste un unico anticorpo universale che copra tutti i tipi di TIC da tessuti diversi.
Attraverso lo screening di migliaia di sostanze chimiche fluorescenti, il team ha sviluppato TiY, un sensore che ha colorato selettivamente i TIC del carcinoma polmonare non a piccole cellule, che rappresenta circa l'85% di tutti i tumori polmonari. Hanno scoperto che TiY è in grado di distinguere i TIC dai non-TIC in varie linee cellulari di cancro del polmone umano e tumori polmonari derivati dal paziente.
Oltre il cancro ai polmoni, TiY è in grado di colpire i TIC in 28 tipi di linee cellulari umane derivate dal sistema nervoso centrale, melanoma, Seno, renale, ovarico, colon, e cancro alla prostata. "TiY ha le caratteristiche di una sonda universale, applicabile a vari tipi di cancro indipendentemente dall'origine del tessuto, " spiega CHANG Young-Tae.
I ricercatori hanno scoperto che TiY si lega a una proteina intracellulare chiamata vimentina. Parte del citoscheletro, la vimentina dona flessibilità e struttura alla cellula, ma è anche un marker di transizione epitelio-mesenchimale (EMT), che è considerato un evento cruciale per la metastasi nei tumori epiteliali. Il processo EMT consente alle cellule di staccarsi dai loro vicini e di adottare un comportamento migratorio e invasivo. Sebbene questo sia un normale processo nell'embriogenesi per costruire nuovi tessuti, quando si verifica nelle cellule tumorali genera metastasi. Sebbene la vimentina sia un noto biomarcatore TIC e siano disponibili anticorpi anti-vimentina, questi non possono entrare nelle cellule viventi, e quindi non può essere utilizzato per il rilevamento TIC in tempo reale. Anzi, TiY è una piccola molecola simile a un farmaco con la proprietà unica di rilevare TIC in vivo senza biopsia e isolare TIC vitali per ulteriori studi.
Nel laboratorio, I TIC sono in grado di crescere come strutture dall'aspetto sferico, le cosiddette sfere tumorali, facilmente riconoscibile al microscopio. I ricercatori hanno scoperto che questa capacità di formare sfere è direttamente influenzata dalla vimentina poiché concentrazioni più elevate di TiY determinano l'inibizione della formazione delle sfere. Inoltre, il team ha confrontato TiY con un noto inibitore della vimentina, withaferin A (WFA) e ha osservato che TiY ha una selettività più forte nei confronti dei TIC rispetto a WFA, rispetto alla tossicità per le cellule normali e le cellule non TIC.
Ulteriori esperimenti hanno anche mostrato che TiY può sopprimere la crescita del tumore nel modello di xenotrapianto di topi. Attualmente, sono in corso studi per un'applicazione completa di TiY a una gamma più ampia di esempi di cancro, insieme a screening di piattaforme di farmaci anti-TIC.
