Misurare gli effetti dei farmaci sulle cellule tumorali

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Misurare gli effetti dei farmaci sulle cellule tumorali

Un nuovo approccio stabilito all’Università di Zurigo mette in luce gli effetti dei farmaci anti-cancro e dei meccanismi di difesa delle cellule tumorali. Il metodo consente di testare rapidamente vari farmaci e combinazioni di trattamento a livello cellulare.

Le cellule tumorali, cosa sono? 

Sono cellule su cui il corpo umano ha perso il controllo. Il fatto che si siano trasformate in cellule del corpo rende ancora più difficile combatterle in modo efficace – di solito qualsiasi cosa le danneggi, lede anche le cellule sane del corpo. Questo è il motivo per cui è importante conoscere le particolari debolezze delle cellule tumorali.

Per alcuni tipi di tumore al seno e alle ovaie, ad esempio, tale debolezza è data da mutazioni nei geni che svolgono un ruolo nella riparazione del DNA. Trattare cellule tumorali di questo tipo con un gruppo di nuovi farmaci approvati – i cosiddetti inibitori di PARP – rende difficile a queste cellule replicare il loro DNA e alla fine muoiono.

Effetto dei farmaci osservati in migliaia di cellule 

Il Dipartimento di Meccanismi Molecolari delle Malattie dell’Università di Zurigo utilizza colture cellulari tumorali per studiare gli effetti esatti di questo nuovo gruppo di farmaci. “Il nostro metodo di microscopia ad alta produttività basata sulla fluorescenza ci consente di osservare con precisione quando e come un farmaco funziona in migliaia di cellule contemporaneamente“, spiega la ricercatrice Jone Michelena. Le sue misurazioni hanno rivelato come gli inibitori di PARP bloccano la loro proteina bersaglio in uno stato inattivo sul DNA delle cellule e in che modo questo complica la replicazione del DNA, che a sua volta porta a danni al DNA. Se questo danno non viene riparato rapidamente, le cellule non possono più replicarsi e alla fine morire.

Analizzare la reazione iniziale delle cellule tumorali al farmaco 

Il nuovo approccio consente ai ricercatori di analizzare con grande precisione la reazione iniziale delle cellule tumorali agli inibitori di PARP. La particolarità della procedura molto sensibile è l’elevato numero di singole cellule che possono essere analizzate contemporaneamente ad alta risoluzione utilizzando i microscopi automatizzati del Center for Microscopy e Image Analysis di UZH. Le cellule tumorali variano e reagiscono in modo diverso ai farmaci a seconda delle loro mutazioni e della fase del ciclo cellulare in cui si trovano. I ricercatori dell’UZH hanno ora trovato un modo per rendere queste differenze visibili e quantificarle con precisione.

Test rapido e preciso delle cellule tumorali

Al di fuori del laboratorio, il successo degli inibitori di PARP e di altri farmaci antitumorali è complicato dal fatto che in alcuni pazienti il cancro ritorna – dopo un certo punto, le cellule tumorali diventano resistenti e non rispondono più ai farmaci. Il metodo ad alta produttività impiegato dai ricercatori di UZH è particolarmente utile per questo tipo di problema: le cellule possono essere testate in più condizioni con tempi di turnover brevi e specifici geni possono essere eliminati uno ad uno in modo mirato. Ciò può rivelare quali funzioni cellulari sono necessarie affinché un determinato farmaco abbia effetto.

Inoltre i meccanismi delle combinazioni di farmaci possono essere analizzati in modo molto dettagliato. Nel suo studio, Jone Michelena ha già identificato una tale combinazione, che inibisce la proliferazione delle cellule tumorali in misura significativamente maggiore rispetto ai singoli componenti della combinazione. “Speriamo che il nostro approccio renderà la ricerca di strategie per combattere il cancro ancora più efficiente”, afferma Matthias Altmeyer, capo del gruppo di ricerca del Dipartimento di Meccanismi Molecolari della Malattia.

Fonti:
http://www.media.uzh.ch/en/Press-Releases/2018/Effects-of-Drugs.html
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05031-9