I chimici di Stanford hanno sviluppato una nuova tecnica di imaging dei tessuti profondi che può vedere sotto la pelle dei soggetti viventi per illuminare i tumori sepolti con una chiarezza senza pari.

In un nuovo studio pubblicato nel numero del 30 settembre della rivista Biotecnologie naturali , i ricercatori dimostrano come la loro tecnica può essere utilizzata per prevedere la risposta dei malati di cancro all'immunoterapia e per monitorare i loro progressi dopo il trattamento.

"Chiamiamo questa visione a infrarossi per scrutare in modo non invasivo i tessuti biologici, " ha affermato il leader dello studio Hongjie Dai, il J.G. Jackson e C.J. Wood Professore di Chimica alla Stanford's School of Humanities and Sciences.

La tecnica si basa su nanoparticelle contenenti l'elemento erbio, che appartiene a una classe di cosiddetti minerali delle terre rare apprezzati dai chimici per la loro capacità unica di brillare nell'infrarosso.

Il team ha coperto le nanoparticelle con un rivestimento ingegnerizzato chimicamente che aiuta le particelle a dissolversi nel flusso sanguigno e le rende anche meno tossiche e ad uscire dal corpo più rapidamente. Inoltre, il rivestimento fornisce punti di ancoraggio per molecole che agiscono come missili guidati per localizzare e attaccare proteine ​​specifiche sulle cellule.

Cancellare la nebbia

Sotto una luce LED a bassa potenza, le particelle di erbio si crogiolano nei tessuti mirati o persino nelle singole cellule in un luminoso bagliore infrarosso che può essere visto più in profondità e con una risoluzione più fine rispetto alle tecniche di imaging convenzionali, dicono i ricercatori. "È come vedere mentre si guida in autostrada prima e dopo che la nebbia evapora in un giorno d'inverno, ", ha affermato il co-primo autore dello studio Yeteng Zhong, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Dai. "La profondità di imaging combinata, specificità molecolare e molteplicità, e la risoluzione spaziale e temporale sono irraggiungibili con le tecniche precedenti."

In un video che evidenzia la potenza delle loro nanosonde, i vasi sanguigni ramificati di un cervello all'interno di un topo vivente sono delineati in una luce verde acqua e si spostano mentre la creatura muove la testa. "Il nostro approccio consente di vedere in un cervello di topo intatto mentre gli approcci convenzionali vedono solo il cuoio capelluto, ", ha affermato il co-primo autore dello studio Zhuoran Ma, uno studente laureato nel laboratorio di Dai.

Nello studio, i ricercatori mostrano che la loro tecnica può identificare i tumori nei topi portatori di una proteina che li rende vulnerabili ai farmaci antitumorali che attivano il sistema immunitario del corpo. Questo approccio potrebbe fornire un modo non invasivo per identificare i pazienti che risponderebbero bene a quei farmaci senza la necessità di prelevare un campione, o biopsia, del tumore, come devono fare attualmente.

Allo stesso modo, Le nanoparticelle di erbio possono monitorare le risposte dei pazienti dopo la terapia antitumorale per monitorare se stanno rispondendo ai farmaci e se i loro tumori si sono ridotti.

A dimostrazione, Dai e i suoi colleghi hanno combinato le loro nanoparticelle di erbio con un'altra tecnica di imaging a infrarossi per visualizzare contemporaneamente due bersagli molecolari:cellule tumorali e cellule T. Il risultato è una stratificazione, istantanea multicolore che mostra le cellule T che si spostano su un tumore da altre parti del corpo del topo.

I ricercatori hanno affermato che la loro tecnica potrebbe anche consentire ai chirurghi di asportare i tumori in modo più preciso e aiutare biologi e ricercatori medici nello studio dei processi fondamentali all'interno delle cellule.