Una delle maggiori sfide allo sviluppo di trattamenti medici per il cancro è il fatto che non esiste un singolo tipo di cancro. I tumori derivano da molti tipi di cellule e tessuti e ognuno ha le proprie caratteristiche, comportamenti e suscettibilità ai farmaci antitumorali. Ad esempio, un trattamento che agisce sul cancro del colon potrebbe avere un effetto minimo o nullo sul cancro del polmone.
Quindi, per creare trattamenti efficaci per il cancro, gli scienziati cercano informazioni su ciò che fa funzionare le sue cellule. In un nuovo documento apparso su Nature Communications, i ricercatori del California Institute of Technology (Caltech), mostrano che un quadro che hanno sviluppato utilizzando un tipo specializzato di microscopia, consente loro di sondare i processi metabolici all’interno delle cellule tumorali.
Il lavoro, condotto dai ricercatori del laboratorio di Lu Wei, assistente Professore di chimica, nonché dall’Institute for Systems Biology di Seattle e dalla UCLA, utilizza una tecnica chiamata spettroscopia Raman in combinazione con la sua versione avanzata, la microscopia stimolata di diffusione Raman (SRS). La spettroscopia Raman sfrutta le vibrazioni naturali che si verificano nei legami tra gli atomi che compongono una molecola. In questo metodo, una molecola viene bombardata con luce laser. Quando i fotoni della luce laser rimbalzano sulla molecola, guadagnano o perdono energia a causa della loro interazione con le vibrazioni nei legami della molecola. Poiché ogni tipo di legame in una molecola influenza i fotoni in un modo unico e prevedibile, la struttura della molecola può essere dedotta da come i fotoni “si comportano” dopo che vi rimbalzano. Mappando la distribuzione dei legami chimici mirati, la microscopia SRS fornisce quindi immagini di queste strutture molecolari.
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Utilizzando queste tecniche combinate, Wei e i suoi colleghi ricercatori hanno esaminato i metaboliti presenti in cinque linee cellulari di melanoma comunemente utilizzate nella ricerca. Le cellule di melanoma sono state scelte, secondo Wei, perché hanno un ampio spettro di caratteristiche metaboliche che possono essere studiate.
Studiando i metaboliti delle cellule, i ricercatori possono iniziare a dedurre come funzionano i loro metabolismi e come potrebbero essere presi di mira dai farmaci. Questo percorso è simile a come un sabotatore potrebbe raccogliere informazioni sui macchinari in una fabbrica per pianificare dove può causare il maggior danno.
“La domanda che ci interessa è perché tutte le cellule tumorali che guardiamo hanno comportamenti molto diversi”, dice Wei. “Poiché alcune cellule dipendono maggiormente da alcuni percorsi metabolici, sono più suscettibili all’interruzione di tali percorsi”.
Il team ha scoperto alcune nuove suscettibilità metaboliche nelle cellule tumorali, tra cui la sintesi di acidi grassi e la monoinsaturazione.
“Abbiamo introdotto una struttura per spingere la spettroscopia Raman nella biologia dei sistemi”, afferma. “E stiamo usando le informazioni subcellulari che abbiamo raccolto con esso per guidare il nostro studio sulla farmacometabolomica, lo studio di come il metabolismo influisce sui farmaci”.
James R. Heath dell’Institute for Systems Biology di Seattle e coautore dell’articolo afferma che questa nuova tecnologia consente ai ricercatori di ottenere uno sguardo più dettagliato all’interno delle cellule tumorali.
“I metodi di imaging sviluppati nel laboratorio di Lu ci hanno permesso di identificare le suscettibilità metaboliche farmacologiche in alcuni modelli di cancro molto aggressivi. Queste debolezze metaboliche sarebbero sfuggite a qualsiasi altro approccio analitico “, dice Heath.
Immagine:Public Domain.
Scritto da Emily Velasco
Fonte: Caltech
