Ceea ce face cancerul pancreatic atât de mortal este răspândirea sa rapidă şi fără niciun semnal de avertizare. Acum, o "maşină a timpului" creată din celule umane, construită de inginerii de la universitatea americană Purdue, din Indiana, a identificat o modalitate de a inversa cursul cancerului înainte de a se răspândi în tot pancreasul.
„Aceste rezultate deschid posibilitatea pentru a proiecta o nouă terapie genică sau un medicament, întrucât putem acum readuce celulele canceroase înapoi în starea lor de celule normale", spune Bumsoo Han, profesor de inginerie mecanică şi lider de program la Centrul Purdue pentru Cercetarea Cancerului.
„Maşina timpului“ pe care laboratorul lui Han a construit-o este, de fapt, o reproducere realistă a unei structuri pancreatice, numită acin, care produce şi secretă enzime digestive în intestinul subţire. Cancerul pancreatic tinde să se dezvolte de la inflamaţia cronică, care apare atunci când o mutaţie face ca aceste enzime digestive „să digere“ pancreasul în sine.
Savanţii s-au gândit că dacă ar găsi o modalitate de a reprograma celulele acinare canceroase care produc aceste enzime, la starea lor normală, de dinainte de mutaţia genetică, atunci ar putea fi posibilă o resetare completă a pancreasului şi revenirea acestuia la starea sănătoasă.
În ultimul deceniu, Stephen Konieczny, profesor emerit al Departamentului de Ştiinţe Biologice de la Purdue, a studiat un potenţial „buton de resetare“: o genă numită PTF1a.
„Gena PTF1a este absolut critică pentru dezvoltarea normală a pancreasului. Dacă îţi lipseşte gena PTF1a, nu dezvolţi pancreas. Deci, ideea noastră a fost asta, dacă dăm înapoi gena PTF1a într-o celulă pancreatică canceroasă, ce se întâmplă? Vom regresa fenotipul cancerului? Într-adevăr, exact asta se întâmplă", spune Konieczny.
Profesorul Konieczny a colaborat cu laboratorul profesorului Han pentru a testa aceste descoperiri de biologie moleculară într-un model realist al acinului, pe care savanţii l-au botezat „maşina timpului“.
Cercetatorii studiază, de obicei, posibilele abordări de tratament pentru cancerul pancreatic în modele animale, dar poate dura luni de zile până când aceste animale să dezvolte cancer pancreatic. Perspectiva studierii dezvoltării cancerului şi a unor căi de tratament într-un micromediu la fel de realist, economiseşte timp şi oferă cercetătorilor mai mult control asupra modelului.
Astfel, modelul dezvoltat de savanţii de la Purdue rezolvă o provocare majoră în replicarea cu precizie a complexităţii anatomice a acinului pancreatic (cavitatea circulară a pancreasului căptuşită cu celule secretorii glandulare).
„Din punct de vedere ingineresc, crearea acestui tip de cavitate tridimensională nu este deloc un lucru minor. Găsirea unei modalităţi de a construi această cavitate reprezintă o inovaţie în sine", explică profesorul Han.
Laboratorul condus de reputatul profesor avea deja experienţă în construirea unui model realist al unei structuri pancreatice întrucât realizase anterior, ductul, formaţiunea la care se extinde cancerul după ce depăşeşte acinul. Cercetătorii au preluat aceste cunoştinţe şi au dezvoltat o nouă tehnică care construieşte atât ductul, cât şi acinul printr-un proces în doi paşi de umplere cu colagen, care formează o structură asemănătoare unui "deget" ( "viscous fingering").
Procedeul funcţionează astfel: modelul, o platformă de sticlă de mărimea unui timbru poştal aflat deasupra unei lamele microscopice, are două camere interconectate. Încărcarea unei soluţii de colagen într-una din camere umple o formă asemănătoare cu "un deget" într-un duct pancreatic, care se umflă şi apoi se extinde pentru a crea structura cavităţii acinului în cea de-a doua cameră.
Pentru a obţine un model şi mai realist, cercetătorii au adăugat în camera acinară celule umane canceroase.
Laboratorul profesorului Konieczny a proiectat gena PTF1a a unei linii celulare de cancer pancreatic în aşa fel încât să se activeze în prezenţa doxiciclinei, un compus utilizat în mod frecvent în antibiotice.
Odată ce gena a fost activată, celulele au început să construiască restul acinului în modelul lui Han, indicând faptul că nu mai erau canceroase şi că fuseseră reprogramate.
„În acest model, nu numai că celulele canceroase sunt reprogramate, dar, pentru prima dată, suntem capabili să replicăm arhitectura tridimensională normală a acinului, care arată foarte asemănător cu aceleaşi structuri pe care le vedem într-un pancreas sănătos", spune profesorul Konieczny.
Laboratorul profesorului Han efectuează în prezent experimente care explorează o posibilă terapie genică bazată pe aceste constatări.
Realizarea inovatoare este prezentată pe coperta din 7 octombrie a revistei Lab on a Chip, o revistă a Royal Society of Chemistry.
