O nanopipetă de înaltă tehnologie, dezvoltată de oamenii de ştiinţă britanici de la Universitatea din Leeds şi aplicată la provocarea medicală globală a cancerului, a permis pentru prima dată cercetătorilor să vadă cum reacţionează celulele canceroase vii la tratament şi cum se schimbă în timp, oferind o înţelegere vitală care ar putea ajuta medicii să dezvolte medicamente mai eficiente împotriva cancerului.
Recentele descoperiri au fost publicate miercuri, în revista Science Advances.
Instrumentul cu două ţevi are două ace nanoscopice, ceea ce înseamnă că poate injecta şi extrage simultan o mostră din aceeaşi celulă, extinzându-i potenţialul de utilizare.
Nivelul ridicat de semiautomatizare al platformei a accelerat dramatic procesul, permiţând oamenilor de ştiinţă să extragă date din mult mai multe celule individuale, cu o precizie şi o eficienţă mult mai mari decât era posibil până acum, se arată în studiu.
În prezent, tehnicile de studiere a celulelor individuale le distrug de obicei, ceea ce înseamnă că o celulă poate fi studiată fie înainte de tratament, fie după.
Acest dispozitiv poate face o „biopsie" a unei celule vii în mod repetat în timpul expunerii la tratamentul împotriva cancerului, prelevând mici extrase din conţinutul acesteia fără a o ucide, permiţând oamenilor de ştiinţă să observe reacţia acesteia în timp.
În timpul studiului, echipa multidisciplinară, formată din biologi şi ingineri, a testat rezistenţa celulelor canceroase la chimioterapie şi radioterapie, folosind mostre de glioblastom (GBM) - cea mai mortală formă de tumoră cerebrală - datorită capacităţii sale de a se adapta la tratament şi de a supravieţui.
[ot-video][/ot-video]
Această înregistrare video cu o nanopipetă care extrage o mostră dintr-o singură celulă a fost realizată în 2011, când dispozitivul era în curs de dezvoltare. O înregistrare video a procesului utilizat în această nouă cercetare ar arăta diferit, dar aceasta este utilă pentru a demonstra procedura de„nanobiopsie". Credit: Dr. Paolo Actis
O descoperire semnificativă
Unul dintre autorii corespondenţi ai lucrării, dr. Lucy Stead, profesor asociat de biologie a cancerului cerebral în cadrul Şcolii de Medicină a Universităţii din Leeds, consideră abordarea un progres semnificativ în lupta împotriva cancerului.
„Este pentru prima dată când dispunem de o tehnologie prin care putem monitoriza efectiv schimbările care au loc după tratament, în loc să le presupunem pur şi simplu", a declarat ea într-un comunicat al universităţii.
„Acest tip de tehnologie va oferi un nivel de cunoaştere pe care pur şi simplu nu l-am mai avut până acum. Iar această nouă cunoaştere va duce la noi arme în arsenalul nostru împotriva tuturor tipurilor de cancer", a precizat ea.
Glioblastomul este cancerul care are cea mai mare nevoie de aceste noi arme, deoarece în 20 de ani nu a existat nicio îmbunătăţire a supravieţuirii în cazul acestei boli, a mai menţionat ea.
Specialiştii spun că cercetarea rămâne atât de mult în urmă şi datorită naturii foarte 'plastice' a acestor tumori, respectiv capacităţii lor de a se adapta la tratament şi de a supravieţui acestuia.
„De aceea este atât de important să putem observa şi caracteriza dinamic aceste celule pe măsură ce se schimbă, astfel încât să putem cartografia călătoria pe care o pot face aceste celule şi, ulterior, să găsim modalităţi de a le opri la fiecare pas. Pur şi simplu nu am putut face acest lucru cu tehnologiile pe care le aveam", a explicat cercetătoarea din Leeds.
Un pas înainte
„Această tehnologie ar putea fi transformatoare pentru acest tip special de cancer, ajutându-ne să identificăm în sfârşit tratamente eficiente pentru această boală îngrozitoare şi incurabilă", a adăugat dr. Stead care conduce grupul de cercetare Glioma Genomics din cadrul Institutului de Cercetare Medicală Leeds de la Spitalul St James, care se concentrează pe încercarea de a vindeca tumorile cerebrale de tip glioblastom.
„Ştim că celulele de glioblastom răspund diferit la tratament, dezvoltând adesea rezistenţă la tratament, ceea ce duce la recidivă. Dezvoltarea acestei tehnologii noi, care poate extrage probe din celulele tumorale cultivate în laborator înainte şi după tratament, va oferi o perspectivă unică asupra modului în care rezistenţa la medicamente se poate dezvolta şi poate duce la reapariţia tumorilor", a precizat la rândul său, dr. Simon Newman, director ştiinţific principal la The Brain Tumor Charity.
Echipa din Leeds speră acum că această lucrare „importantă" va îmbunătăţi cunoştinţele despre aceste tumori cerebrale complexe şi va permite găsirea unor tratamente noi şi mai eficiente - un lucru atât de urgent necesar pentru cei care se confruntă cu această boală devastatoare.
Echipa a studiat celule individuale de glioblastom pe o perioadă de 72 de ore.
Cercetătorii au folosit platforma nanochirurgicală, care este mult prea mică pentru a fi manipulată manual.
Acele minuscule sunt controlate cu precizie de un software robotizat pentru a le manevra în poziţie, în celulele cultivate în vase Petri. Cel de-al doilea ac al nanopipettei joacă un rol fundamental în controlul echipamentului.
Dispozitivul permite oamenilor de ştiinţă să preleveze probe în mod repetat, pentru a studia evoluţia bolii într-o celulă individuală.
O mare parte din cercetările în domeniul biologiei moleculare se efectuează pe populaţii de celule, ceea ce oferă un rezultat mediu care ignoră faptul că fiecare celulă este diferită.
Unele celule mor în timpul tratamentului, dar altele supravieţuiesc. Cheia pentru găsirea unui tratament este a înţelege ce anume permite unei celule să supravieţuiască şi ce se întâmplă cu cele care mor.
Imagini fluorescente ale celulelor canceroase cerebrale care au supravieţuit chimioterapiei şi radioterapiei şi care s-au divizat. Înainte de tratament era o singură celulă şi au devenit trei celule după tratament. Credit: Dr. Fabio Marcuccio
Precizie fără precedent
Dispozitivul permite studierea modului în care celulele canceroase cerebrale se adaptează în timp la tratament, cu o precizie fără precedent.
Acest instrument va furniza date care ar putea duce la îmbunătăţiri semnificative în ceea ce priveşte tratamentul şi prognosticul cancerului, spune autorul principal al studiului, dr. Fabio Marcuccio, cercetător asociat în cadrul Facultăţii de Medicină de la Imperial College London (ICL), care a efectuat cercetarea în timp ce se afla la Leeds.
Plasticitatea celulelor canceroase - capacitatea celulelor de a-şi schimba comportamentul - este una dintre cele mai mari provocări în tratamentul cancerului, deoarece rămâne puţin înţeleasă.
Celulele canceroase de glioblastom sunt deosebit de „plastice": ele se pot adapta foarte rapid, iar acest lucru se crede că le ajută să dezvolte rezistenţă la radioterapie şi chimioterapie.
Aflarea modului în care aceste celule se adaptează şi, ulterior, a modului în care pot fi blocate, ar putea preveni reapariţia cancerului, lucru care se întâmplă aproape întotdeauna în cazul glioblastomului.
Celulele canceroase care nu sunt ucise de chimioterapie sunt cele care fac cancerul să crească din nou şi duc la deces.
Noul instrument poate localiza cu precizie aceste celule şi putând permite efectuarea de biopsii, astfel încât să se poată studia în mod specific modul în care se schimbă celulele canceroase care supravieţuiesc tratamentului.
„Acest lucru este de o importanţă crucială, deoarece cu cât înţelegem mai bine cum se schimbă celulele, cu atât mai multe medicamente putem dezvolta pentru a le împiedica să se adapteze", scriu autorii cercetării.
Ei subliniază faptul că este nevoie de cercetări suplimentare, folosind această tehnologie pe mult mai multe mostre în laborator şi la oameni, pentru a obţine informaţii extrem de valoroase.
Foto: Imagine la microscopul electronic a unei nanopipete (imagine obţinută cu ajutorul unui microscop electronic de scanare (SEM)). Credit: Dr. Alexander Kulak.
