I ricercatori distruggono le cellule tumorali con un rivoluzionario trattamento ad ultrasuoni

Immagine: Credito: Università di Tel Aviv.

Un gruppo di ricerca internazionale guidato dalla Dr.ssa Tali Ilovitsh del Dipartimento di Ingegneria biomedica dell’Università di Tel Aviv ha sviluppato una piattaforma tecnologica non invasiva per la consegna genica nelle cellule tumorali al seno.

La tecnica combina gli ultrasuoni con microbolle mirate al tumore. Una volta attivata l’ecografia, le microbolle esplodono come testate intelligenti e mirate, creando buchi nelle membrane delle cellule tumorali, consentendo la consegna del gene.

Condotta per due anni, la ricerca è stata pubblicata il 9 giugno sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS).

Mentre l’immunoterapia ha mostrato grandi promesse per il trattamento dei tumori infiammati dalle cellule T, una grande parte dei pazienti con cancro non ha ancora visto i benefici dell’immunoterapia. Inoltre, molti protocolli di immunoterapia che comportano la somministrazione sistemica di più anticorpi immunomodulatori creano una tossicità significativa. La tecnologia della piattaforma in fase di sviluppo mira a rispondere all’esigenza di una terapia locale efficace e non tossica sviluppando un metodo di trasfezione tumorale minimamente invasivo con una tossicità off-target minima. La somministrazione locale di un plasmide e di microbolle, insieme all’ecografia a bassa intensità guidata da immagini, fornisce un metodo sicuro ed efficace per creare un tumore infiammato da cellule T. Questa tecnologia è stata utilizzata per produrre una citochina antitumorale e di conseguenza reclutare cellule immunitarie efficaci in entrambi i siti tumorali locali e distanti.

La Dr.ssa Ilovitsh ha sviluppato questa tecnologia rivoluzionaria durante la sua ricerca post-dottorato presso il laboratorio della Prof. Katherine Ferrara presso la Stanford University. La tecnica utilizza ultrasuoni a bassa frequenza (250 kHz) per far esplodere bolle microscopiche mirate al tumore. In vivo, la distruzione cellulare ha raggiunto l’80% delle cellule tumorali.

Vedi anche:Tumore al seno: la chemioterapia prima dell’ntervento chirurgico, può aumentare il rischio di metastasi

“Le microbolle sono bolle microscopiche piene di gas, con un diametro piccolo quanto un decimo di un vaso sanguigno“, spiega Ilovitsh. “A determinate frequenze e pressioni, le onde sonore fanno sì che le microbolle si comportino come palloncini: si espandono e si contraggono periodicamente. Questo processo aumenta il trasferimento di sostanze dai vasi sanguigni nel tessuto circostante. Abbiamo scoperto che con l’uso di frequenze più basse di quelle applicate in precedenza, le microbolle possono espandersi in modo significativo, fino a quando non esplodono violentemente. Ci siamo resi conto che questa scoperta poteva essere utilizzata come piattaforma per il trattamento del cancro e abbiamo iniziato a iniettare direttamente le microbolle nei tumori “.

La Dr.ssa Ilovitsh e il resto del team hanno utilizzato microbolle mirate al tumore che si sono attaccate alle membrane delle cellule tumorali al momento dell’esplosione e le hanno iniettate direttamente nei tumori in un modello murino. “Circa l’80% delle cellule tumorali sono state distrutte nell’esplosione, che è stata positiva da sola”, afferma la ricercatrice. “Il trattamento mirato, che è sicuro ed economico, è stato in grado di distruggere la maggior parte del tumore. Tuttavia, non è sufficiente. Al fine di prevenire la diffusione delle restanti cellule tumorali, abbiamo dovuto distruggere tutte le cellule tumorali. Ecco perché abbiamo iniettato un gene di immunoterapia accanto alle microbolle, che agisce come un cavallo di Troia e ha segnalato al sistema immunitario di attaccare la cellula tumorale “.

Da solo, il gene non può entrare nelle cellule tumorali. Tuttavia, questo gene mirava a migliorare il sistema immunitario è stato co-iniettato insieme alle microbolle. I pori di membrana si sono formati nel restante 20% delle cellule tumorali sopravvissute all’esplosione iniziale, consentendo l’ingresso del gene nelle cellule. Ciò ha innescato una risposta immunitaria che ha distrutto la cellula tumorale.

“La maggior parte delle cellule tumorali sono state distrutte dall’esplosione e le cellule rimanenti hanno consumato il gene dell’immunoterapia attraverso i fori che sono stati creati nelle loro membrane”, spiega il Dr. Ilovitsh. “Il gene ha indotto le cellule a produrre una sostanza che ha indotto il sistema immunitario ad attaccare la cellula cancerosa. In realtà, i nostri topi avevano tumori su entrambi i lati del loro corpo. Nonostante il fatto che abbiamo condotto il trattamento solo da un lato, il sistema immunitario ha attaccato anche il lato distante “.

La Dr.ssa Ilovitsh afferma che in futuro intende tentare di utilizzare questa tecnologia come trattamento non invasivo per tumori cerebrali e altre condizioni neurodegenerative come l’Alzheimer e il morbo di Parkinson. La barriera emato-encefalica non consente ai farmaci di penetrare, ma le microbolle possono aprire temporaneamente la barriera, consentendo l’arrivo del trattamento nell’area target senza la necessità di un intervento chirurgico invasivo“.

Fonte: PNAS