Novità dalla ricerca

Scoperto un nuovo metodo per isolare cellule tumorali circolanti nel sangue

Tumore al colon: l’analisi del sangue potrebbe migliorare il trattamento

Catturare le cellule del cancro dal sangue mediante biopsia liquida, così da poter diagnosticare precocemente i tumori e monitorare l’efficacia delle cure: è questa la nuova frontiera dei test citologici ematici.

Questi esami permettono di isolare e caratterizzare le cellule circolanti e, nello specifico, le cellule tumorali circolanti (CTC), quelle cellule maligne che alcuni tipi di cancro rilasciano nel sangue e che possono avviare lo sviluppo di metastasi.

Una nuova metodica non invasiva, basata sull’uso di vetrini ricoperti da biossido di titanio, permette di isolarle con elevatissima efficienza, con un indice di recupero del 98%, e la contemporanea identificazione di mutazioni genetiche specifiche nell’85% dei campioni analizzati. Ciò significa che il nuovo strumento permette di superare il principale limite delle attuali tecniche di cattura, ovvero il basso numero di cellule tumorali circolanti, e renderle disponibili per le successive analisi molecolari.

Per specificare l’intervallo di sensibilità del metodo in diversi tipi di tumore saranno necessari ulteriori studi, ma quanto osservato ha comunque suggerito la possibilità di impiego del nuovo metodo per diverse applicazioni, come la diagnosi non invasiva dei tumori, il monitoraggio della malattia minima residua e per guidare la scelta del trattamento antitumorale più adatto.

 

Il progetto scientifico

Questa ricerca internazionale, pubblicata sulla prestigiosa rivista multidisciplinare Plos One, ha coinvolto studiosi dell’Università e del CNR di Bari, dell’azienda Tethis di Milano e del dipartimento di Genetica umana dell’Università di Leuven, in Belgio.

In particolare, va citato il dipartimento di Bioscienze, Biotecnologie e Ambiente dell’Università di Bari – con la professoressa Clelia Tiziana Storlazzi, coordinatrice dello studio, e i ricercatori Doron Tolomeo, Grazia Visci, Angelo Lonoce e Aram Arshadi – nonchè l’ingegnere Gianluca Trotta dell’Istituto di Sistemi e Tecnologie industriali intelligenti per il Manifatturiero avanzato del CNR dello stesso capoluogo pugliese.

L’oggetto dello studio riguarda la messa a punto di un innovativo metodo diagnostico non invasivo per l’isolamento e la caratterizzazione delle cellule tumorali circolanti nel sangue, sfruttando specifici vetrini rivestiti con biossido di titanio nanostrutturato, successiva microdissezione a cattura laser e relativa  amplificazione dell’intero genoma cellulare (WGA), alla ricerca di mutazioni collegate col cancro.

I 3 step: l’isolamento, la microdissezione e l’amplificazione genomica delle cellule tumorali circolanti nel sangue

I ricercatori dell’Università e del CNR di Bari hanno utilizzato specifici vetrini rivestiti con biossido di titanio nanostrutturato (TiO2), noti come vetrini Smart BioSurface (SBS), prodotti dalla Tethis SpA di MilanoQuesti supporti sono risultati ottimali per immobilizzare le cellule tumorali di pazienti con tumore al seno in fase iniziale.

Dopo l’immunocolorazione, le cellule tumorali sono state isolate mediante microdissezione a cattura laser (LCM)Questa tecnologia consente infatti di isolare e raccogliere rapidamente un gran numero di singole cellule, fissate inizialmente su un vetrino portaoggetto.

Il metodo ha incluso la successiva amplificazione dell’intero genoma delle cellule tumorali isolate (metodo WGA) per rilevare la presenza di mutazioni nucleotidiche oncologiche.

Questo approccio multistep potrebbe rappresentare un significativo passo avanti nell’analisi dei tumori, consentendo l’identificazione delle caratteristiche genetiche delle rare cellule tumorali circolanti nel sangue dei pazienti affetti da cancro.

 

La parola ai ricercatori

Le cellule tumorali circolanti sono rare cellule che si diffondono dai tumori solidi primari nei vasi sanguigni – spiega la prof.ssa Storlazzi dell’ateneo barese – Esse possono avviare lo sviluppo di metastasi in siti distanti e, per questo motivo, le cellule sono state studiate come biomarcatori diagnostici, prognostici e predittivi del cancro.

Sono state sviluppate diverse tecnologie per isolarle e caratterizzarle dal sangue intero, ma la loro rilevazione rimane complessa a causa della limitata sensibilità e specificità di tali metodiche. Il nostro gruppo di ricerca ha ottenuto un recupero ad alta efficienza di singole cellule tumorali mediante l’uso di vetrini al biossido di titanio, successiva microdissezione a cattura laser e un’efficace amplificazione del DNA.

La peculiarità della  metodica consiste nella possibilità di eseguire, al termine del processo multistep, analisi molecolari a livello di singola cellula, come l’identificazione di specifiche mutazioni nucleotidiche collegate allo sviluppo di neoplasie”.

Quindi questo metodo potrebbe rappresentare un nuovo interessante approccio non invasivo per identificare e catturare le cellule dal sangue dei pazienti affetti da tumore, valutarne le caratteristiche genetiche e determinare eventuali successivi approcci terapeutici.

 

L’uso dei vetrini al biossido di titanio

I vetrini SBS, ricoperti di biossido di titanio, sono risultati ottimali per immobilizzare le Cellule Tumorali Circolanti (CTC) di pazienti con tumore alla mammella in fase iniziale grazie alle caratteristiche della loro superficie che mima la struttura della naturale  matrice extracellulare, favorendo così l’adesione, con alta efficienza, di diversi tipi di cellule tumorali. Per validare il metodo, sono stati utilizzati campioni ottenuti mescolando cellule di linee tumorali di pancreas e colon, il cui genoma risultava positivo per mutazioni ricorrenti nei pazienti affetti da queste tipologie di tumore, con l’aggiunta di globuli bianchi provenienti da donatori sani.

 

Come funziona la microdissezione a cattura laser (LCM)?

La microdissezione a cattura laser (LCM) è una tecnica utilizzata nei laboratori biologici per isolare specifiche cellule da un campione biologico.

Vediamola in dettaglio:

  • Inizialmente, un campione biologico viene depositato su un vetrino e posizionato sul tavolino di un microscopio
  • Sul campione biologico viene applicato uno strato sottile di materiale termoplastico, come l’etilene vinilacetato. Questo strato funge da supporto per le cellule selezionate.
  • Un raggio laser viene focalizzato sulle cellule specifiche che si desidera isolare. Quando il laser colpisce queste cellule, lo strato di membrana si scioglie e si lega alle cellule.
  • Le cellule selezionate vengono incorporate nel film termoplastico, una volta rimosso dal campione. Questo processo consente di ottenere campioni puri di singole cellule per l’analisi successiva.
  • La LCM viene utilizzata per studiare vari tipi di tumori, analizzare la natura biologica dei diversi tipi di cancro e studiare cellule immunologiche complesse. Può essere utilizzata anche per analisi genetiche e di espressione genica.
  • La LCM è una tecnica di isolamento cellulare precisa e senza contaminazione. Consente infatti di ottenere campioni altamente purificati per la successiva analisi molecolare.

 

In sintesi, la microdissezione a cattura laser è uno strumento potente per lo studio delle cellule, con applicazioni significative nella ricerca biomedica.

 

L’analisi del genoma mediante WGA

Dopo la fase di microdissezione a cattura laser è stata eseguita l’amplificazione del DNA delle singole cellule isolate mediante Whole Genome Amplification (WGA). L’efficacia del metodo consiste nella possibilità di eseguire analisi molecolari a valle di ogni singola cellula, come l’identificazione di specifiche mutazioni nucleotidiche.

Pertanto, la presente metodologia potrebbe essere utilizzata per l’analisi delle varianti del numero di copie di singole cellule, il sequenziamento dell’intero genoma o il sequenziamento dell’esoma – ha osservato la prof.ssa  Storlazzi – così come potrebbero essere previste altre interessanti applicazioni come l’analisi delle cellule fetali circolanti per la diagnosi prenatale non invasiva”.

 

Articoli d’approfondimento sull’isolamento delle CTC mediante biopsia liquida

https://www.oncolife.it/novita-dalla-ricerca/biopsia-liquida-da-una-goccia-di-sangue-la-diagnosi-precoce-dei-tumori/

https://www.oncolife.it/novita-dalla-ricerca/la-biopsia-liquida-un-nuovo-test-per-diagnosticare-il-cancro-al-colon/

https://www.oncolife.it/novita-dalla-ricerca/test-del-sangue-puo-rilevare-oltre-50-tipi-di-tumore-con-una-precisione-del-75/

Fonti:

https://bari.repubblica.it/cronaca/2024/03/11/news/nuovo_metodo_identificare_catturare_cellule_tumore_circolano_sangue_studio_ric

https://www.baritoday.it/salute/cellule-tumorali-sangue-universita-bari-studio-internazionale.html

https://www.fanpage.it/innovazione/scienze/nuova-tecnica-cattura-le-cellule-del-cancro-dal-sangue-come-funziona-e-perche-e-importante/

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