Le cellule tumorali hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere, così come la maggior parte delle altre forme di vita. Fino ad oggi gli scienziati non avevano mai rintracciato la ricerca di ossigeno da parte delle cellule tumorali, nelle loro prime fasi della crescita.
Ora, una comprensione più profonda del modo in cui il cancro si diffonde, potrebbe aiutare nella cura della malattia.
In un documento pubblicato online in Proceedings of the National Academy of Sciences , bioingegneri della Johns Hopkins University e della University of Pennsylvania, mostrano come le cellule del sarcoma nei topi, perseguono un percorso verso una maggiore concentrazioni di ossigeno, quasi come se stessero seguendo un sentiero. La ricerca ha suggerito che tale percorso porta le cellule tumorali nei vasi sanguigni e grazie ad essi, possono diffondersi ad altre parti del corpo.
Sharon Gerecht, Prof. presso la Johns Hopkins University’s Whiting School of Engineering’s Department of Chemical and Biomolecular Engineering e autore principale dello studio, dice che l’applicazione clinica della sua ricerca è molto lontana, ma i risultati raggiunti dopo tre anni di studio nel suo laboratorio, forniscono indizi importanti su una parte fondamentale del ciclo di vita dei sarcomi dei tessuti molli.
Il sarcoma è un tumore che colpisce il tessuto connettivo, comprese le ossa, muscoli, tendini, cartilagini, nervi, grasso e alcuni vasi sanguigni. Lo studio si è concentrato in particolare sul sarcoma dei tessuti molli che non pregiudica le ossa, un tipo diagnosticato in circa 13.000 pazienti all’anno negli Stati Uniti. Circa quarto/ metà di questi pazienti sviluppa il cancro metastatico.
I tumori di tutti i tipi sono noti per prosperare con poco ossigeno e i ricercatori hanno esaminato il ruolo delle condizioni di scarsità di ossigeno nello sviluppo del tumore. Poco compreso fino ad oggi, è come le cellule tumorali rispondono a concentrazioni variabili di ossigeno nelle loro fasi iniziali di crescita. Questo è il focus di questa ricerca.
Gerecht ed i suoi sette co-autori – quattro affiliati alla Johns Hopkins e tre alla Penn -, hanno monitorato migliaia di cellule tumorali prelevate dai topi, nelle fasi iniziali dello sviluppo, mentre si muovevano attraverso un tessuto corporeo in gel trasparente in una piastra di Petri. L’idrogel – un materiale a base di acqua con la consistenza di gelatina – replica l’ambiente circostante le cellule tumorali nel tessuto umano.
Kyung Min Park, un ricercatore post-dottorato della Johns Hopkins, ha sviluppato il sistema a idrogel e Daniel Lewis, della Johns Hopkins, ha analizzato la migrazione cellulare e le risposte alle crescenti concentrazioni di ossigeno o “gradienti”.
Per questo esperimento, gli idrogeli contenevano concentrazioni crescenti di ossigeno dal fondo dell’ idrogel al livello superiore. Questo ha permesso ai ricercatori di monitorare come le cellule tumorali rispondono a diversi livelli di ossigeno, sia all’interno di un tumore che all’interno dei tessuti del corpo.
L’analisi dei sarcomi nei topi, per esempio, mostra che i tumori più grandi hanno una grande area di ossigeno molto basso al centro, mentre i tumori più piccoli hanno diverse concentrazioni di ossigeno ovunque.
Il primo passo dei ricercatori è stato quello di dimostrare che le cellule tumorali migrano nell’ idrogel più in basso dove l’ ossigeno è scarso rispetto all’ idrogel che contiene tanto ossigeno quanto l’atmosfera circostante. Essi poi hanno esaminato la direzione del movimento delle cellule tumorali.
Nel’l idrogel, che imita le concentrazioni di ossigeno nei tumori più piccoli, le cellule si sono spostate da zone di scarso ossigeno, verso zone con più ossigeno. I ricercatori hanno anche scoperto che il farmaco Minoxidil – ampiamente utilizzato per trattare la perdita dei capelli e conosciuto con il nome commerciale Rogaine – ha bloccato il movimento delle cellule tumorali attraverso l’idrogel.
Le cellule tumorali sono note per modificare il loro ambiente per muoversi e spostarsi facilmente, ma questo studio porta ad una nuova comprensione e ad un ulteriore passo avanti.
Dice Gerecht: “Non sapevamo che fosse l’ossigeno” a dirigere in modo efficace il movimento delle cellule tumorali. E’ l’ossigeno il gradiente delle prime fasi del processo di metastasi“.
Lo studio dimostra anche che l’ idrogel tridimensionale è uno strumento efficace per testare trattamenti contro il cancro in laboratorio.
Fonte: Johns Hopkins University
