Individuare le cellule tumorali nel sangue con un fascio di luce


Individuare le cellule tumorali nel sangue con un fascio di luce

Sviluppato di un sistema diagnostico per immagini che consente di identificare le cellule tumorali nel sangue attraverso il metabolismo del glucosio. Il suo utilizzo, una volta validato in ulteriori studi preclinici e clinici, potrà facilitare la diagnosi e la scelta delle terapie più appropriate per combattere i tumori

Le cellule tumorali circolanti (Circulating tumor cells - CTCs) sono cellule tumorali che sono penetrate nel sistema circolatorio preservando le proprietà e l'eterogeneità del tumore. Il rilevamento e la caratterizzazione delle CTCs ha un alto valore clinico potenziale e molte tecnologie sono state sviluppate per l'identificazione delle CTCs. Questi approcci rimangono sfidati dalla straordinaria rarità delle CTCs e dalla difficoltà di distinguere in modo efficiente il cancro dal numero molto più elevato di globuli bianchi nel flusso sanguigno. Di conseguenza, c'è ancora bisogno di metodi efficienti e rapidi per catturare l'ampio spettro di cellule tumorali circolanti nel sangue.

Un gruppo di ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) ha sviluppato e combinato nuove tecnologie di imaging che, analizzando la luce che attraversa le cellule e il loro metabolismo, permettono l'identificazione delle cellule tumorali circolanti nel sangue (CTC). Le CTC, verosimilmente responsabili della diffusione delle metastasi, derivano da tumori solidi e circolano nel sangue periferico ma, essendo presenti in quantità minime, sono difficili da individuare ed eliminare con i farmaci attualmente disponibili. I ricercatori coinvolti nella ricerca, che è stata pubblicata sulla rivista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (1), afferiscono all'Istituto di endocrinologia e oncologia sperimentale 'G. Salvatore' (Cnr-Ieos) e all'Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti (Cnr-Isasi) di Napoli.

«Le cellule tumorali hanno la capacità di assimilare grandi quantità di glucosio, fino a dieci volte più velocemente di quanto facciano le cellule normali. Abbiamo utilizzato la microscopia Raman per studiare l'assorbimento delle molecole di glucosio da parte delle cellule tumorali e osservare il loro metabolismo. Si tratta di un sistema di radiazione laser con il quale vengono illuminate le molecole, che ci permette di identificarle in maniera univoca, senza utilizzare particolari marcature», spiega il dottor Alberto Luini (2), ricercatore associato del Cnr-Ieos.

«Abbiamo dimostrato che la capacità delle cellule tumorali di assorbire il glucosio più velocemente determina l'accumulo di lipidi in forma di goccioline, diversamente da quanto accade, per esempio, con i leucociti, le cellule sane del sangue. Questo ci fornisce un parametro affidabile per distinguere le cellule tumorali da quelle del sangue», illustra la dottoressa Anna Chiara De Luca (3), ricercatrice del Cnr-Ieos.

«Per individuare le goccioline lipidiche con tempistiche simili a quelle di uno screening rapido, abbiamo combinato la microscopia Raman con l'imaging olografico in polarizzazione (PSDHI). Questa tecnica di imaging permette di identificare la morfologia delle cellule e mappare le proprietà birifrangenti delle goccioline lipidiche. Siamo così riusciti a distinguere le CTC dai leucociti in pochi secondi, con un'affidabilità vicina al 100%», rivela la dottoressa Maria Antonietta Ferrara (4), ricercatrice del Cnr-Isasi.

«Questo approccio pone le basi per lo sviluppo di un nuovo metodo di isolamento delle cellule tumorali, semplice e universalmente applicabile. La raccolta e la coltura in vitro delle CTC, inoltre, ci consente di esaminare le loro caratteristiche genetiche e biochimiche e valutare la sensibilità a farmaci specifici», afferma il dottor Giuseppe Coppola (5) ricercatore del Cnr-Isasi.

Il rilevamento e la quantificazione delle cellule tumorali attraverso questo sistema combinato, realizzato grazie al sostegno di Fondazione Airc per la ricerca sul cancro e della Regione Campania, dopo la validazione in successivi studi preclinici e clinici, potrà essere utilizzato per lo screening, la diagnosi, la selezione della terapia e il monitoraggio della progressione delle patologie tumorali e delle eventuali recidive.

Riferimenti:

(1) Cancer metabolic features allow discrimination of tumor from white blood cells by label-free multimodal optical imaging

(2) Alberto Luini

(3) Anna Chiara De Luca

(4) Maria Antonietta Ferrara

(5) Giuseppe Coppola

Descrizione foto: Le ricercatrici Maria Mangini (Cnr-Ieos) e Maria Antonietta Ferrara (Cnr-Isasi), prime autrici dell'articolo. - Credit: Cnr-Isasi.

Scheda

Che cosa: Cancer metabolic features allow discrimination of tumor from white blood cells by label-free multimodal optical imaging – «Frontiers in Bioengineering and Biotechnology» – 2023

Chi: Istituto di endocrinologia e oncologia sperimentale 'G. Salvatore' (Cnr-Ieos) e Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti (Cnr-Isasi) di Napoli

Per informazioni:

Ufficio Stampa Cnr

e-mail: ufficiostampa@cnr.it