Mappatura della rigidità dei modelli tumorali. Il rosso scuro indica le zone più rigide, verso l'interno del tumore. Il bordo è meno rigido (giallo-verde). Credito:Thomas Dehoux/ILM/CNRS
Un team di fisici dell'Institut Lumière Matière (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1), in collaborazione con il Centro di ricerca sul cancro di Lione (CNRS/INSERM/ Université Claude Bernard Lyon 1/Centre Léon Bérard/Hospices civils de Lyon), ha dimostrato le potenzialità di una tecnica di imaging basata solo sulle proprietà fisiche dei tumori. Può differenziare popolazioni di cellule maligne e monitorare l'efficacia di un trattamento antitumorale. Questi risultati, pubblicato in Lettere di revisione fisica l'8 gennaio 2019, dovrebbe aiutare nella progettazione di nuove molecole terapeutiche e nella personalizzazione dei trattamenti.
Nonostante una buona conoscenza della biologia del cancro, Il 90% dei farmaci sperimentali fallisce durante gli studi clinici. I ricercatori sospettano anche che le proprietà meccaniche dei tumori influenzino la progressione della malattia e l'efficacia del trattamento. Sebbene possiamo valutare l'elasticità del tumore a livello globale, è più difficile misurare in profondità la rigidità locale e vedere se il nucleo del tumore resiste alla penetrazione dei liquidi terapeutici. Per sondare queste proprietà fisiche, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di imaging senza contatto che non richiede l'uso di agenti di contrasto, e quindi non disturba la funzione dei tessuti, sfruttando le naturali vibrazioni infinitesimali della materia.
Per ricapitolare il comportamento dei tumori del colon-retto in vitro, i ricercatori hanno creato organoidi, sfere di diametro 0,3 mm formate dall'aggregazione di cellule tumorali. Hanno focalizzato un raggio laser rosso su questi oggetti. Le vibrazioni infinitesimali del campione, generato dall'agitazione termica, modificare leggermente il colore del fascio luminoso che esce dal campione. Analizzando questa luce, viene creata una mappa delle proprietà meccaniche dei tumori modello. Più rigida è l'area scansionata dal laser, più veloci sono le vibrazioni, e, in modo paragonabile all'effetto Doppler, maggiore è il cambiamento di colore.
Una piastra multipozzetto in cui ogni pozzetto contiene tessuto tumorale viene posta su un microscopio invertito tenuto a 37°C. Un raggio laser è focalizzato su un'area del tumore, poi spostato per ottenere una mappatura. La luce diffusa viene raccolta dalla lente del microscopio e analizzata in un interferometro per rilevare variazioni di lunghezza d'onda (in altre parole, variazioni di “colore”). Credito:Jérémie Margueritat/ILM/CNRS
Da organoidi composti da due linee cellulari con differenti tumori maligni, i ricercatori hanno dimostrato di poter distinguere i due tipi di cellule dalle loro proprietà meccaniche. Tali informazioni sono cruciali perché possono consentire di affinare la diagnosi dall'analisi bioptica e offrire una migliore valutazione del grado del tumore. Con questa tecnica sono state monitorate anche le variazioni locali delle proprietà meccaniche dopo un trattamento farmacologico:il centro del tumore rimane rigido più a lungo del bordo, dimostrando il gradiente di efficacia del trattamento. Quindi la misurazione locale delle proprietà meccaniche potrebbe confermare la distruzione totale del tumore e aiutare a scegliere la dose e la durata del trattamento più basse possibile.
Questo approccio consente di esplorare l'impatto delle proprietà meccaniche sulla risposta terapeutica. Dovrebbe portare a modelli di tumore in vitro più predittivi per testare nuove molecole terapeutiche e per terapie combinate, che agiscono ad esempio sulla rigidità dei tessuti per accelerare la penetrazione di molecole attive al centro del tumore. Potrebbe anche fornire nuovi indicatori per guidare i medici nella personalizzazione delle terapie.
