(PhysOrg.com) -- La cura più sicura per il cancro è rimuovere fino all'ultimo pezzo di tumore attraverso un intervento chirurgico. Sfortunatamente, per la maggior parte dei tumori questo è anche l'approccio più difficile a causa di due problemi:oggi è quasi impossibile individuare ogni ultimo tumore nel corpo ed è spesso difficile determinare dove si ferma un tumore e inizia il tessuto sano. Una soluzione a entrambi questi problemi potrebbe essere a portata di mano sotto forma di una nanoparticella a doppio scopo che penetra nelle cellule tumorali e le illumina utilizzando l'imaging a fluorescenza o la risonanza magnetica (MRI).

Una squadra di investigatori guidata da Roger Tsien, dottorato di ricerca, un membro del Centro di nanotecnologie per il trattamento finanziato dal National Cancer Institute, Comprensione, e monitoraggio del cancro presso l'Università della California, San Diego, ha sviluppato una nanoparticella a doppio scopo che entra solo nelle cellule rivestite con due proteine ​​che le cellule tumorali usano per invadere i tessuti sani. Una volta che le nanoparticelle si accumulano nelle cellule tumorali, diventano facilmente visibili utilizzando la risonanza magnetica o un microscopio a fluorescenza standard. I ricercatori riferiscono di poter individuare tumori fino a 200 micron di diametro, e che possono quindi rimuovere anche tracce microscopiche di tessuto maligno seguendo il segnale fluorescente emesso dalle nanoparticelle. Il Dr. Tsien e i suoi colleghi riportano il loro lavoro in documenti back-to-back che compaiono nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

I ricercatori hanno costruito la loro sonda utilizzando una nanoparticella polimerica sferica nota come dendrimero. I dendrimeri hanno numerosi legami chimici disponibili sulla loro superficie, che ha permesso al team del Dr. Tsien di collegare tre diverse entità a ciascuna nanoparticella:un peptide penetrante cellulare attivabile (ACPP); tre molecole del colorante brillantemente fluorescente noto come Cy5; e 15-30 molecole di chelato di gadolinio, un potente agente di contrasto per risonanza magnetica, ad ogni nanoparticella.

Gli ACPP sono brevi, peptidi con carica positiva legati da una molecola scindibile a un secondo peptide con carica negativa. I peptidi caricati positivamente sono noti per la loro capacità di penetrare nelle cellule, ma nello stato inattivato il peptide caricato negativamente collegato blocca la penetrazione cellulare. La scissione del linker rimuove il peptide caricato negativamente, permettendo al peptide di carica positiva rimanente - e a qualsiasi carico attaccato - di entrare nelle cellule. In questo caso, il linker viene scisso solo da una delle due proteine ​​- metalloproteina di matrice-2 o metalloproteina di matrice-9 - che sono presenti in gran numero sulla superficie delle cellule tumorali. A causa di questa specificità, le nanoparticelle attaccate a questo ACPP entrano solo nelle cellule tumorali. Nanoparticelle attaccate a un peptide simile, ma uno che non può essere scisso, non sono entrati nelle cellule tumorali e sono stati eliminati rapidamente dal corpo.

Quando iniettato in animali portatori di tumori umani, le nanoparticelle si sono accumulate nei tumori in 48 ore ed erano facilmente visibili utilizzando la risonanza magnetica di tutto il corpo. Quando gli investigatori stavano conducendo questo esperimento, hanno notato bordi luminosi che circondano anche piccoli tumori. Ad un esame più attento mediante microscopia a fluorescenza, i ricercatori sono stati in grado di delineare chiaramente i bordi frastagliati dei tumori.

Utilizzando i bordi fluorescenti luminosi come guida, i ricercatori sono stati quindi in grado di ottenere una rimozione del tumore più completa di quanto fosse possibile senza la guida delle nanoparticelle. I topi portatori di tumore che hanno ricevuto le nanoparticelle prima dell'intervento hanno avuto una sopravvivenza libera da tumore a lungo termine e una sopravvivenza globale migliori rispetto agli animali i cui tumori sono stati rimossi utilizzando la tradizionale illuminazione a luce intensa. Gli investigatori sono stati documentati utilizzando la risonanza magnetica di follow-up che avevano rimosso tutti i tumori durante l'intervento chirurgico.

Questo lavoro è dettagliato in due documenti. Il primo è intitolato, "Peptidi che penetrano nelle cellule attivabili legati alle nanoparticelle come sonde doppie per la fluorescenza in vivo e l'imaging RM delle proteasi, " e il secondo intitolato, "La chirurgia con l'imaging a fluorescenza molecolare che utilizza peptidi attivabili che penetrano nelle cellule riduce il cancro residuo e migliora la sopravvivenza".