Gli scienziati del Virginia Tech Carilion Research Institute hanno sviluppato nuove tecniche di imaging per osservare le pericolose cellule tumorali del cervello rispondere al trattamento in tempo reale.

Pubblicato in Nano lettere , lo studio è stato condotto da Zhi Sheng e Deborah Kelly, entrambi professori assistenti presso l'istituto, e descrive come il team di ricerca ha utilizzato la nanotecnologia per osservare le cellule staminali tumorali rispondere alla terapia.

"Non siamo mai stati in grado di osservare direttamente le azioni di potenziali trattamenti contro il cancro in questo modo prima d'ora, " ha detto Sheng, un biologo del cancro e un assistente professore di scienze biomediche e patobiologia presso il Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine. "È stato sbalorditivo. In tutti i miei anni di ricerca sul glioblastoma, Avevo visto solo immagini statiche".

Sia Sheng che Kelly danno credito a Elliot Pohlmann, uno studente del quarto anno della Virginia Tech School of Medicine e il primo autore dell'articolo, per aver avviato la collaborazione tra i loro laboratori su questo particolare progetto.

"Ci siamo resi conto che le cellule staminali del glioblastoma potevano funzionare molto bene con le tecniche di imaging che il Dr. Kelly stava sviluppando, " Disse Pohlmann. "Con un po' di tentativi ed errori, abbiamo prodotto immagini di grande impatto visivo."

Il glioblastoma è un tumore al cervello con una prognosi infausta. Anche con interventi chirurgici o trattamenti tradizionali, alcune delle cellule, le cellule staminali, tendono a sopravvivere e a far crescere nuovi tumori.

"I tumori del glioblastoma sono difficili da prendere di mira, " Sheng ha detto. "Sono aggressivi e resistenti alle terapie. Con le nostre tecniche di imaging, potremmo essere in grado di ottenere nuove informazioni su come le cellule rispondono dinamicamente ai trattamenti".

Il team di ricerca ha separato le cellule staminali difficili da uccidere dalla popolazione generale di glioblastoma attirando le cellule staminali in un microchip rivestito di anticorpi. Gli scienziati hanno quindi utilizzato una camera microfluidica appositamente progettata per intrappolare le cellule in un ambiente liquido.

Una volta posizionati i campioni, gli scienziati li hanno fatti esplodere con nanotubi d'oro, simili a quelli utilizzati in alcuni trattamenti contro il cancro, e hanno osservato il processo nelle colture cellulari utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione in situ.

Kelly ha collaborato con la coautrice Madeline Dukes, uno scienziato delle applicazioni presso Protochips Inc., per sviluppare l'attrezzatura microfluidica.

"Eravamo curiosi di vedere se potevamo isolare questi tipi di cellule tossiche dalle altre cellule tumorali del cervello, sviluppando nuovi strumenti di imaging a livello di singola cellula per visualizzare il corso delle terapie necessarie per sradicare queste cellule, " ha detto Kelly, lo scienziato capo del progetto e un biofisico con una vasta esperienza nell'imaging ad alta risoluzione. È anche assistente professore di scienze biologiche presso il College of Science della Virginia Tech.

"È emozionante vedere cose che nessun altro ha visto prima, " Ha detto Pohlmann. "È ancora più emozionante produrre immagini profonde con questo progetto".

I ricercatori affermano che la tecnologia ha molte potenziali applicazioni.

"Si può essere in grado di osservare direttamente un virus dell'influenza, HIV, o altri agenti patogeni umani che infettano una cellula, o anche testare nuovi trattamenti contro il cancro a livello cellulare, " ha detto Kelly.

Sheng ha indicato un'altra caratteristica che rende le cellule cancerose difficili da trattare:un'ampia eterogeneità. Nella stessa popolazione oncologica, anche le cellule vicine possono differire drasticamente, e ogni cellula può rispondere ai trattamenti in modo diverso.

"Possiamo esaminare la somministrazione di una singola cellula di trattamenti contro il cancro, e vedere come rispondono le singole cellule, " ha detto Sheng. "Se possiamo imparare come uccidere queste cellule, dovremmo essere in grado di migliorare le nostre possibilità di sviluppare trattamenti efficaci potendo osservare direttamente gli effetti delle possibili terapie".

Kelly e Sheng, i cui uffici si trovano sullo stesso piano del Virginia Tech Carilion Research Institute di Roanoke hanno lavorato insieme in precedenza e stanno anche lavorando alla comprensione dei meccanismi alla base del cancro al seno ereditario.