Un gruppo di ricerca in Giappone, guidato da Akira Yokoi dell'Università di Nagoya, ha sviluppato una tecnica innovativa utilizzando fogli di nanofibra di cellulosa (CNF) derivati dalla cellulosa di legno per catturare vescicole extracellulari (EV) da campioni di fluidi e persino da organi durante l'intervento chirurgico.
Gli EV sono piccole strutture di cellule cancerose che svolgono un ruolo cruciale nella comunicazione cellula-cellula. L’estrazione e l’analisi dei veicoli elettrici utilizzando questa nuova tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare la diagnosi precoce del cancro e aprire la porta alla medicina personalizzata. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati su Nature Communications .
Il cancro è noto per la sua prognosi infausta e in molti casi non viene rilevato fino allo stadio avanzato, lasciando ai pazienti opzioni terapeutiche limitate. Il rilevamento precoce del cancro utilizzando i veicoli elettrici e la loro analisi fornisce informazioni vitali sullo stato della malattia e sulla sua progressione. Ciò dovrebbe aiutare i medici a monitorare e adattare i piani di trattamento personalizzato del cancro. Tuttavia, i ricercatori sono stati limitati nei precedenti tentativi di utilizzare i veicoli elettrici a causa della mancanza di un'efficace strategia di isolamento.
Per catturare i veicoli elettrici, Yokoi e i suoi colleghi hanno utilizzato fogli CNF realizzati con cellulosa di legno per estrarli da campioni di liquidi provenienti da modelli di topi con cancro ovarico. Poiché il materiale ha una nanostruttura porosa, il foglio assorbe il fluido contenente i veicoli elettrici nei suoi pori e li chiude quando si asciuga. Hanno scoperto che i fogli catturavano e preservavano veicoli elettrici da appena dieci microlitri di fluidi corporei. Al contrario, gli attuali metodi standard, come l'ultracentrifugazione, richiedono più tempo e campioni molto più grandi.
"Abbiamo sviluppato l'esclusiva nanofibra di cellulosa applicando la tecnologia di produzione della carta e di spostamento dei solventi", ha affermato Yokoi. "Le nanofibre di cellulosa che utilizziamo sono un materiale di biomassa sostenibile che proviene principalmente dalle pareti cellulari del legno. Questi fogli hanno proprietà interessanti, come la leggerezza, l'elevata resistenza e, soprattutto, facilmente biodegradabili."
Utilizzando la tecnica, i ricercatori hanno estratto e analizzato con successo gli EV e i microRNA (miRNA) contenuti al loro interno dai modelli di cancro ovarico dei topi. Poiché i miRNA differiscono tra pazienti sani e malati, rappresentano un marcatore diagnostico ideale per il cancro. Il team ha anche identificato insiemi distinti di miRNA negli EV raccolti dalle superfici del tumore, alcuni dei quali sono diminuiti dopo la rimozione del tumore.
Monitorare la presenza o l’assenza di questi miRNA potrebbe essere un modo semplice per analizzare l’efficacia del trattamento e quindi adattarlo in base all’eterogeneità del tumore. L'eterogeneità è un problema comune poiché anche in un singolo tumore le cellule tumorali hanno caratteristiche e proprietà diverse.
La struttura dei fogli è simile a quella delle garze medicali, pertanto possono essere facilmente attaccati e rimossi anche se posizionati sugli organi durante un intervento chirurgico. Per testarlo, il gruppo ha utilizzato organi umani rimossi di recente. Il successo del loro test ha rivelato una scoperta entusiasmante, poiché gli EV sulla superficie del tumore mostravano profili di miRNA unici rispetto al tessuto tumorale.
"Le superfici degli organi erano una sottopopolazione di veicoli elettrici precedentemente non analizzata, che ora può essere sottoposta a valutazioni biologiche", ha detto Yokoi. "La carta CNF consente di ottenere EV da più siti del corpo. Quindi, controllando i profili molecolari di questi EV, possiamo monitorare la progressione della malattia e personalizzare la selezione del miglior farmaco, contribuendo alla medicina personalizzata."
Il dottor Takahiro Ochiya, membro del consiglio della International Society for Extracellular Vesicles e presidente della Japanese Society for Extracellular Vesicles, è entusiasta del potenziale dei fogli, affermando:"L'analisi degli esosomi utilizzando i fogli CNF è un metodo estremamente innovativo e si prevede che avrà una varietà di applicazioni, compresi gli usi medici. Ci aspettiamo che questo sia un grande progresso che porterà la conoscenza degli esosomi come ricerca medica direttamente ai pazienti."
Questa ricerca ha ampie implicazioni, aprendo l’analisi dei veicoli elettrici durante l’intervento chirurgico, un’area fino ad ora inesplorata. Guardando al futuro, il team di ricerca è impegnato a far avanzare le applicazioni mediche dei fogli EV per varie malattie, a migliorare l'accuratezza diagnostica e a contribuire a inaugurare l'era della medicina personalizzata.
Ulteriori informazioni: L'analisi spaziale degli esosomi utilizzando fogli di nanofibra di cellulosa rivela l'eterogeneità di posizione delle vescicole extracellulari, Nature Communications (2023).
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Università di Nagoya
