(Leucemia -Immagine Credit Public Domain).
Una raccolta unica di campioni di tessuto donati da persone con leucemia mieloide cronica è stata la forza trainante della scoperta di un nuovo approccio terapeutico potenzialmente importante per la leucemia resistente ai farmaci. Come pubblicato questa settimana negli Atti della National Academy of Sciences, i ricercatori riferiscono come uno studio di laboratorio su una formulazione di gas appositamente ingegnerizzata, composta da molecole cariche e altamente reattive, chiamata “plasma atmosferico freddo” o CAP, sia stato molto efficace nel prendendo di mira le cellule leucemiche resistenti ai farmaci proteggendo le cellule sane vicine.
Ci sono molti tipi di leucemie che insorgono nelle cellule del midollo osseo. Mentre la ricerca ha portato a importanti miglioramenti nella sopravvivenza dei pazienti affetti da leucemia adulta e infantile, alcune leucemie che un tempo rispondevano al trattamento, diventano resistenti ai farmaci usati per la cura. Pertanto, gli scienziati stanno lavorando per migliorare le opzioni di trattamento per i pazienti affetti da leucemia comprendendo le caratteristiche delle leucemie aggressive che hanno maggiori probabilità di sviluppare resistenza ai farmaci.
Lo studio è stato alimentato da una risorsa unica dell’Huntsman Cancer Institute (HCI) dell’Università dello Utah (U of U) chiamata HCI Hematology Biobank. Questa risorsa ha fornito campioni di leucemia donati dai pazienti con le caratteristiche precise necessarie per condurre lo studio per determinare come il trattamento con “plasma atmosferico freddo” blocca le strategie utilizzate dalle cellule leucemiche per sopravvivere.
Il co-primo autore dello studio Tony Pomicter, MS, guida il team che gestisce l’Hematology Biobank di HCI. “Il nostro intero team di coordinatori di studio, elaboratori di campioni, specialisti di database e fornitori di servizi sanitari ha trascorso molti anni a raccogliere migliaia di campioni donati da migliaia di pazienti all’Huntsman Cancer Institute in modo da poter avere la diagnosi giusta, il tipo di cellula, il conteggio delle cellule, le storie del trattamento e le mutazioni, da utilizzare per questo studio”, ha detto il ricercatore.
Pomicter attribuisce il merito alla partnership fondamentale tra pazienti, medici e scienziati di laboratorio nel portare avanti le scoperte della ricerca sul cancro. Solo nel 2019, più di 450 pazienti hanno donato campioni alla biobanca di ematologia di HCI. I campioni raccolti sono legati alla cartella clinica del paziente, fornendo un alto grado di precisione sulle caratteristiche uniche delle cellule al momento della raccolta; per esempio, se il campione è prima del trattamento o dopo una ricaduta.
Il team di HCI è stato contattato per i campioni dalla biobanca di ematologia da Michael Kong, Ph.D. e Hai-Lan Chen, Ph.D., autori corrispondenti dello studio e Professori della Old Dominion University, Norfolk, Virginia. Kong, un ingegnere biomedico e Chen, un biologo molecolare, stavano lavorando per capire come la CAP potrebbe essere adattata per colpire in modo specifico le cellule leucemiche resistenti ai farmaci. Il lavoro precedente ha dimostrato l’attività antitumorale della CAP mediante il contenimento o la generazione di effettori chimici e fisici. Kong e Chen hanno notato che gli effettori biologici in alcuni preparati di CAP possono attivare la sopravvivenza delle cellule cancerose e renderle effettivamente resistenti ai farmaci, quindi i ricercatori sapevano che gli studi sulle cellule cancerose prelevate direttamente dai pazienti sarebbero stati fondamentali per capire come formulare CAP per prevenire invece, la sopravvivenza delle cellule tumorali e resistenza ai farmaci.
Kong, Batten Endowed Chair in Bioelectrics presso l’Old Dominion University, riflette come il viaggio verso la scoperta sia iniziato in un campo diverso. “Nel nostro lavoro nello sviluppo di CAP per superare i patogeni microbici resistenti ai farmaci, abbiamo notato che un’eccellente attività antimicrobica di CAP è incentrata sulla cooperazione dei suoi numerosi componenti“, ha affermato il ricercatore. “Abbiamo pensato che una potente attività antitumorale potesse essere ottenuta ingegnerizzando tale cooperazione dei numerosi componenti di CAP a dosi molto basse per uccidere le cellule tumorali. Con nostra sorpresa, la strategia di sfruttare la cooperazione di diverse specie reattive dell’ossigeno a basso dosaggio, ioni e altri effettori effettivamente consente il blocco simultaneo di tre percorsi fondamentali di resistenza delle cellule tumorali, portando a un tasso di morte molto alto nelle cellule leucemiche resistenti ai farmaci”.
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Kong cita l’importanza centrale della collaborazione interdisciplinare tra fisici del plasma gassoso, ingegneri biomedici e biologi molecolari, nonché del catalizzatore della collaborazione con l’Huntsman Cancer Institute.
Chen, Professore associato di ricerca in biologia molecolare, è d’accordo. “La leucemia mieloide cronica è un modello eccezionale per testare CAP poiché è causata da un singolo evento molecolare e le mutazioni sono ben comprese”, ha detto Chen. “I dati sull’efficacia del trattamento con le cellule della leucemia mieloide cronica ci hanno permesso di stabilire un quadro chiaro dei meccanismi sottostanti con scarso rischio di ambiguità. Attendiamo con impazienza future collaborazioni con l’Huntsman Cancer Institute per portare avanti questo lavoro sulla leucemia e altri tumori”.
Kong e Chen hanno lavorato con il team dell’HCI per identificare i campioni specifici della HCI Hematology Biobank per lo studio. Utilizzando i registri dettagliati che il team di HCI ha sviluppato per la sua biobanca, i ricercatori hanno identificato campioni di sangue con la mutazione più difficili da trattare, nonché campioni di donatori sani. Queste cellule leucemiche e sane, sono state coltivate in laboratorio in modo che il team potesse condurre esperimenti utilizzando diverse formulazioni di CAP. “Era fondamentale valutare le cellule sane insieme ai campioni di leucemia”, afferma Pomicter. “Dobbiamo sempre capire se un nuovo agente sta uccidendo tutte le cellule, il che significa che è una tossina, o uccide selettivamente le cellule cancerose, il che significa che è potenzialmente un farmaco”.
Il team ha scoperto che il plasma atmosferico freddo sembra essere efficace nell’uccidere le cellule leucemiche, ma non le cellule sane, il che lo rende un approccio promettente per un possibile uso futuro in clinica su altre neoplasie ematologiche difficili da trattare come la leucemia mieloide acuta e leucemia linfoblastica acuta.
Fonte:PNAS
