Il plasma freddo penetra in profondità nei tumori e attacca le cellule tumorali. Le molecole a vita breve sono state identificate come fattori chiave.
Gli scienziati dell’Istituto Leibniz per la scienza e la tecnologia del plasma (INP), in collaborazione con i colleghi dell’Ospedale universitario di Greifswald e del centro medico universitario di Rostock, hanno dimostrato che il plasma freddo può distruggere con successo le cellule tumorali anche negli strati più profondi dei tessuti.
Un risultato fondamentale del progetto è stato lo sviluppo di nuovi modelli di tessuto, che hanno consentito per la prima volta al team di studiare in dettaglio il modo in cui specifici componenti del plasma influiscono sulle cellule tumorali.
Cos’è il plasma freddo?
Il plasma è un gas ionizzato che genera un gran numero di molecole chimicamente reattive, note collettivamente come specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto.
Queste molecole dalla vita estremamente breve possono influenzare notevolmente l’attività biologica, compresi i processi che determinano la sopravvivenza o la morte delle cellule tumorali.
Nuovi modelli di tessuto forniscono importanti spunti
“L’effetto del plasma sui tessuti è molto complesso e poco compreso. Abbiamo quindi sviluppato un modello 3D fatto di idrogel che imita il tessuto tumorale reale. In questo modello, siamo stati in grado di osservare esattamente la profondità di penetrazione delle molecole del plasma e quali di queste molecole sono importanti per l’effetto sulle cellule tumorali”, spiega Lea Miebach, prima autrice dello studio.
Molecole particolarmente effimere come il perossinitrito penetravano nei tessuti per diversi millimetri. Il perossido di idrogeno, precedentemente considerato il principale principio attivo nella ricerca di laboratorio, mostrava scarsi effetti: anche quando veniva rimosso in modo mirato, l’effetto del plasma rimaneva forte.
È ipotizzabile anche l’uso durante l’intervento chirurgico
Un altro modello ha studiato l’efficacia del plasma nel trattamento di follow-up di interventi chirurgici su tumori. Le cellule tumorali residue ai margini di una ferita chirurgica artificiale sono state trattate specificamente con il plasma.
Il risultato: anche in questo caso è stato osservato un effetto significativo, soprattutto nelle cellule che si erano già diffuse nei tessuti circostanti. Questi risultati potrebbero contribuire a prevenire meglio le ricadute dopo l’intervento chirurgico.
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Spiegano gli autori:
“Questo lavoro delinea il potenziale traslazionale dei modelli di idrogel 3D per caratterizzare la penetrazione, la propagazione e il significato biologico di singole specie reattive in un ambiente standardizzato, simile a un tessuto. Forniamo una prova sperimentale del fatto che i modelli di idrogel facilitano l’analisi approfondita di approcci terapeutici basati su redox, mostrando una forte correlazione con le risposte tissutali. La flessibilità di questo approccio supporta ulteriormente complesse questioni di ricerca, come dimostrato dal modello di resezione tumorale 3D stabilito in questo studio. Sulla base dei nostri progressi, proponiamo che questa tecnologia abbia raggiunto un livello di maturità tecnologica (TRL) compreso tra 3 e 4. Le sfide future riguarderanno l’identificazione delle singole regole di permeazione delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) e il loro significato biologico sulla base di studi di screening su larga scala che utilizzano reporter fluorescenti incorporati e modelli scavenger specifici per le ROS. L’aumento della complessità dei modelli di idrogel contribuirà a esplorare l’impatto delle caratteristiche intrinseche dei tessuti e potrebbe in definitiva aprire la strada alla risoluzione della permeazione delle ROS nei tessuti viventi”.
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