Immagine: tumore al cervello in un topo.
Fare una biopsia di un tumore al cervello è un processo chirurgico complicato e invasivo, ma un team di ricercatori della Washington University di St. Louis sta sviluppando un modo che consente loro di rilevare i biomarcatori tumorali attraverso un semplice esame del sangue.
Hong Chen, un ingegnere biomedico e Eric C. Leuthardt, un neurochirurgo, hanno guidato un team di ingegneri, medici e ricercatori che hanno sviluppato una tecnica rivoluzionaria, proof-of-concept, che consente ai biomarcatori di un tumore cerebrale di passare attraverso la dura barriera emato-encefalica, nel sangue di un paziente utilizzando ultrasuoni focalizzati non invasivi e alcune minuscole bolle ed eliminando potenzialmente la necessità di una biopsia chirurgica.
Chen, Assistente Professore di ingegneria biomedica presso la School of Engineering & Applied Science e di radioterapia oncologica presso la School of Medicine, ha sviluppato un farmaco che attraversa la barriera emato-encefalica nel cervello attraverso il flusso sanguigno ed ha trovato un modo per il rilasco di biomarcatori specifici del tumore – in questo caso, l’RNA messaggero (mRNA) – dal cervello al sangue.
“Vedo un percorso chiaro per la traduzione clinica di questa tecnica”, ha detto Chen, esperto in tecnologia a ultrasuoni. “Le biopsie liquide a base di sangue sono state utilizzate in altri tumori, ma non nel cervello e la nostra tecnica potrebbe rendere possibile eseguire un esame del sangue per i pazienti con cancro al cervello“.
( Vedi anche:Perchè il tumore al cervello in alcuni casi resiste al trattamento).
L’analisi del sangue rivelerebbe la quantità di mRNA nel sangue che fornisce informazioni specifiche sul tumore e può aiutare con la diagnosi e le opzioni di trattamento.
I risultati dello studio, che combina imaging, meccanobiologia, genomica, immunologia, bioinformatica, oncologia, radiologia e neurochirurgia, sono stati pubblicati su Scientific Reports il 26 aprile 2018.
Chen e Leuthardt, Professore di chirurgia neurologica nella Scuola di Medicina e i ricercatori delle scuole di ingegneria e di medicina hanno testato la loro teoria in un modello murino utilizzando due diversi tipi di tumore cerebrale di glioblastoma. Hanno preso di mira il tumore usando ultrasuoni focalizzati, una tecnica che utilizza l’energia ultrasonica per colpire il tessuto in profondità nel corpo senza incisioni o radiazioni. Simile a una lente d’ingrandimento che può concentrare la luce solare su un punto minuscolo, l’ultrasuono focalizzato concentra l’energia degli ultrasuoni in un punto minuscolo nel cervello.
Una volta raggiunto l’obiettivo, i ricercatori hanno iniettato sul tumore cerebrale delle microbolle che attraversano il sangue in modo simile ai globuli rossi. Quando le microbolle hanno raggiunto il bersaglio, sono scoppiate provocando minuscole rotture della barriera emato-encefalica che hanno consentito ai biomarcatori del tumore cerebrale di passare attraverso la barriera ed essere rilasciati nel flusso sanguigno. Un campione di sangue può determinare i biomarcatori del tumore.
Questa tecnica potrebbe portare a una medicina personalizzata.
“Questa strategia è stata un santo graal per la terapia del tumore al cervello”, ha detto Leuthardt. “Avere la capacità di monitorare i mutevoli eventi molecolari del tumore in modo continuo ci consente non solo di diagnosticare meglio un tumore nel cervello, ma di seguire la sua risposta a diversi tipi di trattamento”.
“Una volta che la barriera emato-encefalica è aperta, i medici possono fornire farmaci per il tumore direttamente nel cervello”, ha aggiunto Chen. “I medici possono anche prelevere il sangue e rilevare il livello di espressione dei biomarker nel paziente per eseguire caratterizzazioni molecolari del tumore al cervello e guidare la scelta del trattamento per i singoli pazienti”.
Inoltre, Gavin Dunn, Assistente Professore di neurochirurgia, co-autore e leader nell’immunobiologia del cancro, prevede di utilizzare la tecnica con l’immunoterapia, che offre un trattamento di precisione mirato a specifici biomarker nel cervello.
“Questa tecnica di biopsia liquida con ultrasuoni focalizzata non invasiva può essere utile per il monitoraggio a lungo termine della risposta al trattamento del cancro al cervello quando le biopsie ripetute del tessuto potrebbero non essere fattibili”, ha detto Chen. “Nel frattempo, le variazioni all’interno dei tumori rappresentano una sfida significativa per la ricerca sui biomarcatori del cancro : gli ultrasuoni focalizzati possono mirare esattamente a diverse posizioni del tumore, causando così il rilascio di biomarcatori in modo spazialmente localizzato e permettendoci di comprendere meglio le variazioni spaziali del tumore e sviluppare un trattamento migliore”.
Il team continua a lavorare per perfezionare il processo. Il futuro richiederà l’integrazione con sequenziamento genomico avanzato e bioinformatica per consentire una diagnostica ancora più raffinata. Questi sforzi sono guidati dai coautori, Allegra Petti, Assistente Professore di medicina e Xiaowei Wang, Professore associato di radioterapia oncologica
“Il nostro lavoro in corso è quello di ottimizzare la tecnica e valutare la sua sensibilità e sicurezza”, ha concluso Chen.
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