Parliamo del Cancro e delle recenti ricerche

Parliamo del Cancro e delle recenti ricerche

a cura del Prof. Luigi Campanella

La crescente diffusione del cancro pure in una società che per certi aspetti sta cercando di limitarne le cause esogene obbliga a guardare con sempre maggiore attenzione alla prevenzione come strategia efficace per contrastare questa malattia. La Chimica può giocare un ruolo importante e sempre più significativo. C’è da augurarsi che l’integrazione fra le discipline nelle grandi sfide dei nostri giorni (e quella al cancro lo è di sicuro) non trovi resistenze ed incertezze. A dimostrazione di tale ruolo riporto il risultato di 2 recenti ricerche:

Nel 1926 Otto Warburg in un lavoro scientifico pubblicato a Londra riportò un interessante risultato delle sue ricerche secondo il quale le cellule tumorali hanno un diverso comportamento rispetto a quelle sane per un’alterazione metabolica, della glicolisi. Come noto si tratta del processo con il quale le cellule utilizzano il glucosio come fonte di energia metabolizzandolo a piruvato che nelle cellule sane viene per la maggior parte convogliato all’interno dei mitocondri dove viene ossidato nel ciclo di Krebs per produrre ATP (adenosinatrifosfato) che soddisfa la richiesta energetica delle cellule. Nel caso delle cellule tumorali avviene invece che la maggior parte del piruvato è dirottato e produce lattato attraverso l’azione dell’enzima lattato deidrogenasi. Il lattato può essere anche prodotto dalle cellule normali, ma solo in condizioni anaerobiche, non richieste invece nel caso delle cellule tumorali capaci di produrre questa specie anche in condizioni aerobiche (eccesso di O2) con un rendimento che arriva ad essere oltre 10 volte superiore a quelle delle cellule sane. Lo sviluppo della sensoristica è processo ormai ben vivo ed attivo da alcuni decenni ed ha trovato larghe applicazioni in chimica ambientale, chimica biologica e sue numerose applicazioni (neurobiologia, farmacologia, ingegneria tissutale……). Particolarmente interessanti si sono dimostrati i biosensori enzimatici che, basandosi su enzimi, sono caratterizzati da elevata specificità rispetto ai singoli analiti. La microscopia elettronica a scansione è una tecnica applicata allo studio dei flussi cellulari e da quanto detto prima si comprende come la sua combinazione (metodo ifenato) con i biosensori enzimatici rappresenti una grande opportunità per lo studio delle cellule e l’individuazione di eventuali presenze di cellule tumorali: infatti fra i biosensori enzimatici più affidabili sono da ricordare quelle per il lattato e per il glucosio i quali, sulla base di quanto sopra detto sul differente comportamento delle cellule tumorali rispetto a quelle sane, consentono di determinare insieme nello stesso flusso cellulare le due specie raccogliendo la preziosa informazione dell’eventuale eccesso di lattato prodotto.

Un’altra ricerca proviene dalle eccellenze scientifiche del nostro Paese. E’ stata messa a punto una nuova tecnica utile per la diagnosi precoce sui tumori in grado di individuare le variazioni di alcune caratteristiche delle cellule come ad esempio quella del pH acido. Utilizza la combinazione di nuovi nanomateriali (nanocipolle o fullerene multistrato) per costruire “micro-navette” in grado di navigare verso le cellule, penetrare facilmente al loro interno attraverso la membrana che le circonda, senza conseguenze tossiche per le cellule stesse e senza generare processi infiammatori nei tessuti circostanti.
Il progetto interdisciplinare che ha visto coinvolti i laboratori IIT di Genova, Lecce e Milano, in collaborazione anche con il Politecnico di Milano, coniuga sintesi chimica a biologia attraverso un design molecolare innovativo e l’impiego delle nanotecnologie. Pioniera è una scienziata italiana dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Silvia Giordani, che dirige il programma di ricerca sui nanomateriali al carbonio per applicazioni biomediche e che nel 2009 ha intuito le potenzialità delle nanocipolle (nanoparticelle sferiche fatte da vari strati concentrici di atomi di Carbonio, conosciute anche come fullereni multistrato) come interfaccia innovativa con i sistemi biologici per scopi diagnostici e terapeutici.

nanocipolle

In particolare le nanocipolle sono in grado di penetrare all’interno di cellule cancerose e produrre fluorescenza, facilitandone l’individuazione durante una diagnosi. Questo avviene grazie alle proprietà dei nanomateriali impiegati per costruire la navicella stessa, che ha un diametro di circa cinque miliardesimi di metro. La “scocca” della navicella è costituita da lamine a cerchi concentrici che si stratificano una sull’altra, così come si presentano le guaine fogliari in una cipolla, queste lamine sono costituite da atomi di carbonio, CNOs, che conferiscono alla navicella ottime proprietà di penetrazione nelle cellule, presentando una bassa tossicità citologica e bassa potenzialità infiammatoria. Allo stesso tempo queste nanocipolle di carbonio offrono la possibilità di essere modificate chimicamente con altre molecole funzionali. Le nanocipolle possono infatti legare molecole che sviluppano fluorescenza, illuminando la superficie della navetta e permettendo la individuazione della stessa e la localizzazione nelle cellule e/o nei tessuti, durante il suo viaggio. Questi nano-vettori possiedono quindi eccellenti proprietà per una facile e non invasiva diagnosi di cellule cancerose o affette da altra patologia.
Nel futuro potrebbero fungere da mezzi per la teragnostica (diagnosi e terapia simultanee) individuando la cellula malata e permettendo il rilascio mirato di farmaci al suo interno.

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