Per evidenziare i tumori nel corpo per la diagnosi del cancro, i medici possono utilizzare minuscole sonde ottiche (nanosonde) che si illuminano quando si attaccano ai tumori. Queste nanosonde consentono ai medici di rilevare la posizione, forma e dimensione dei tumori nel corpo.

La maggior parte delle nanosonde sono fluorescenti; assorbono la luce di un colore specifico, come il blu e poi emettono luce di colore diverso, come il verde. Però, poiché anche i tessuti del corpo umano possono emettere luce, distinguere la luce della nanosonda dalla luce di fondo può essere difficile e potrebbe portare a un'interpretazione errata.

Ora, ricercatori dell'Imperial College di Londra hanno sviluppato nuove nanosonde, denominati bioarmonofori e brevettati presso l'Imperial, che emettono luce con un nuovo tipo di tecnologia luminosa nota come generazione di seconda armonica (SHG).

Dopo aver testato le nanosonde negli embrioni di zebrafish, i ricercatori hanno scoperto che i bioarmonofori, che sono stati modificati per colpire le cellule tumorali, evidenziato i tumori in modo più brillante e per periodi più lunghi rispetto alle nanosonde fluorescenti. La loro luce può essere facilmente individuata e distinta dalla luce generalmente emessa dai tessuti, e si attaccano anche precisamente alle cellule tumorali e non alle cellule sane, rendendoli più precisi nel rilevare i bordi del tumore.

Il ricercatore capo Dr. Periklis Pantazis del Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial ha dichiarato:"I bioarmonofori potrebbero essere un modo più efficace per rilevare i tumori di quanto non sia attualmente disponibile. Combinano in modo univoco caratteristiche che potrebbero essere ottime per la diagnosi e la terapia del cancro nella pratica clinica e potrebbero eventualmente migliorare il paziente risultati a seguito di ulteriori ricerche."

I risultati sono pubblicati in ACS Nano .

I bioarmonofori sono sia biocompatibili che biodegradabili poiché sono fatti di peptidi, gli stessi ingredienti delle proteine ​​che si trovano nel corpo. Sono metabolizzati naturalmente nel corpo entro 48 ore ed è quindi improbabile che pongano rischi per la salute a lungo termine.

Per indagare sul rilevamento preciso del tumore, i ricercatori hanno prima iniettato embrioni di zebrafish con cellule tumorali maligne, che ha permesso alle cellule tumorali di proliferare senza controllo. Ventiquattro ore dopo hanno iniettato bioarmonofori che sono stati modificati per colpire le molecole di peptidi p32 che si trovano specificamente nelle cellule tumorali. Hanno quindi utilizzato tecniche di imaging presso l'Imperial's Facility for Imaging by Light Microscopy per studiare quanto bene i bioarmonofori modificati rilevassero i tumori.

Hanno scoperto che i bioarmonofori avevano un'eccezionale sensibilità di rilevamento, il che significa che si attaccavano a specifiche cellule tumorali ma non a quelle sane. Le nanosonde abilitate alla fluorescenza tendono ad attaccarsi in modo meno specifico, il che significa che possono travisare le cellule sane come cellule tumorali, o vice versa.

Hanno anche scoperto che, a differenza della fluorescenza, i bioarmonofori non "sbiancavano", il che significa che non hanno perso la loro capacità di emettere luce nel tempo. Inoltre, la luce emessa dai bioarmonofori non si saturava come accade con le nanosonde fluorescenti, il che significa che sono diventati più luminosi quando illuminati con più luce. In questo modo i tumori sono diventati ancora più evidenti.

Il Dr. Pantazis ha dichiarato:"È molto importante che le nanosonde tumorali evidenzino le cellule in modo specifico e chiaro per la diagnosi del cancro. Il nostro studio di prova suggerisce che i bioarmonofori molto luminosi potrebbero essere strumenti potenti nella diagnosi del cancro e nei trattamenti mirati nei prossimi anni. "

La produzione di bioarmonofori è economica, riproducibile, scalabile e impiega circa due giorni a temperatura ambiente. Ora devono essere testati sui mammiferi per identificare quanto bene i risultati si traducano oltre il pesce zebra.

I ricercatori stanno anche esaminando come i bioarmonofori potrebbero essere utilizzati per guidare gli interventi chirurgici durante la chirurgia del cancro, oltre a come potrebbero generare luce a frequenze diverse per aiutare potenzialmente a uccidere le cellule tumorali con alta precisione.

"Armofori biodegradabili per l'imaging mirato ad alta risoluzione del tumore in vivo" di Ali Yasin Sonay, Konstantinos Kalyviotis, Sine Yaganoglu, Aysen Unsal, Martina Konantz, Chiara Telone, Ingo Lieberwirth, Sandro Sieber, Shuai Jiang, Shahed Behzadi, Daniele Crespi, Katharina Landfester, Sylvie Roke, Claudia Lengerke, e Periklis Pantazis, pubblicato il 25 febbraio 2021 in ACS Nano .