Sfruttando onde luminose estreme, un team di scienziati italiani è riuscito a concentrare energia laser in modo preciso e non-invasivo su tessuti tumorali profondi portandoli a distruzione.
Questa è la scoperta sensazionale di un gruppo di ricerca di Roma che è riuscito nella trasmissione di luce laser di intensità elevata su regioni cancerose microscopiche.
I risultati dello studio, pubblicato nel 2023 sulla prestigiosa rivista “Nature Communications”, dimostrano che questo è uno strumento assolutamente innovativo ed altamente efficace nella lotta al cancro.
L’importanza del laser in terapia oncologica
La luce laser ha potenzialità enormi per lo studio e il trattamento dei tumori.
Innanzitutto si possono sfruttare onde luminose ad alta intensità per distruggere le cellule tumorali – anche quelle situate in tessuti profondi e difficili da raggiungere – grazie all’aumento di calore.
Oppure innescando processi biochimici in grado di aggredire il cancro.
Queste “onde di luce” sono rimaste, per decenni, inosservate nelle strutture biologiche, fino a quando un gruppo di ricercatori italiani composto da fisici e biotecnologi dell’Istituto Sistemi Complessi del CNR, delle Università La Sapienza e Cattolica del Sacro Cuore di Roma e della Fondazione del Policlinico Agostino Gemelli, non hanno scoperto che all’interno dei tumori si formano spontaneamente degli “tsunami ottici” di intensità energetica elevata, i quali possono essere riorientati per trasmettere luce laser focalizzata sulle stesse masse cancerose, anche di dimensioni microscopiche. Proprio come hanno fatto gli scienziati su modelli tridimensionali del tumore al pancreas, una delle neoplasie più letali che esistono in oncologia.
La scoperta che può rivoluzionare la ricerca
Proviamo a spiegare in modo semplice il processo biofisico.
Grazie alle onde luminose ad alta energia è possibile focalizzare un raggio laser in una modalità ad alta precisione sui tessuti tumorali profondi, con lo scopo di eliminarli completamente.
“Studiando la propagazione laser attraverso sferoidi tumorali ci siamo accorti che, all’interno di un “mare” di luce debole trasmessa, c’erano invece delle zone ottiche di intensità estrema”, ha precisato il dr. Davide Pierangeli del CNR-ISC, responsabile scientifico del team di ricerca. “Queste onde rappresentano una sorgente super-intensa di luce laser di dimensioni micrometriche, presente all’interno della massa tumorale. Tali onde abbiamo constatato che possono essere sfruttate per attivare e manipolare sostanze farmacologiche e biochimiche a fini terapeutici.
L’utilizzo della luce laser nella lotta al cancro è uno degli approcci su cui si sta lavorando da anni, ma la novità che arriva dai nostri laboratori di Roma apre prospettive assolutamente inedite per la messa a punto di tecniche di fototerapia, quell’insieme cioè di procedure biomediche d’avanguardia che utilizzano fasci laser in grado di penetrare in regioni tumorali profonde combinando luce visibile e radiazione infrarossa per eliminare cellule cancerose o per attivare farmaci e processi biologici. Inoltre, trasformare la luce in calore e focalizzare questa forma di energia sulla sede tumorale comporta numerosi vantaggi:
1) l’efficacia terapeutica sulle cellule cancerose;
2) la preservazione di quelle sane;
3) la non-invasività della metodica adottata;
4 ) i minimi effetti collaterali sullo stato di salute del paziente;
5) non ultima, l’estrema semplicità di somministrazione della terapia”.
Ad oggi, uno dei principali ostacoli nella messa a punto di trattamenti di questo tipo è, però, la natura dei tessuti biologici coinvolti i quali, dal punto di vista ottico, sono opachi e quindi in grado di assorbire quasi completamente la radiazione incidente.
“La biomateria vivente è un ambiente otticamente denso, molto assorbente e altamente dispersivo. Caratteristiche queste che rendono la concentrazione della luce visibile nei tessuti profondi un problema assai critico”, hanno affermato i ricercatori romani. Che potrebbero ora avere scoperto il modo per aggirare questo ostacolo sfruttando un fenomeno, fino ad oggi noto in diversi sistemi complessi – dagli oceani al plasma – ma mai studiato in contesti biologici, come la canalizzazione e la concentrazione dei cosiddetti “tsunami di luce”, col conseguente forte aumento della temperatura locale che può disaggregare la massa tumorale colpita.
“Si viene a creare, attraverso questo intenso aumento della temperatura locale, una condizione”, ha spiegato il prof. Massimiliano Papi, docente di Fisica applicata in Cattolica e responsabile del Gemelli Science and Technology Park di Roma, “tale da indurre la morte delle cellule cancerose, con implicazioni importanti per le terapie fototermiche e il trattamento non-invasivo di una specifica e limitata regione d’organo.”
Senza contare che questa modalità “potrebbe essere sfruttata per altre applicazioni biomediche”, ha concluso il Dr. Claudio Conti dell’Università La Sapienza. “Il nostro studio mostra infatti come le onde estreme, che fino ad oggi erano rimaste del tutto inosservate in strutture biologiche, siano in grado di trasportare spontaneamente energia attraverso i tessuti e possano essere sfruttate per nuove applicazioni biomediche che stiamo studiando intensamente nei nostri laboratori di ricerca del CNR ”.
Il Trimprob Bioscanner: luce laser per la diagnosi precoce dei tumori
Parallelamente alla terapia, i raggi laser sono da anni impiegati anche nel settore diagnostico.
Il Trimprob (Tissue Resonance Interfero-Meter Probe) Bioscanner è un sistema portatile per la diagnosi non- invasiva che consente di evidenziare, in tempo reale e in maniera molto precoce, diverse patologie che vanno dagli stati infiammatori alle formazioni tumorali.
Inventato dall’ingegnere e fisico italiano Clarbruno Vedruccio nel 2004, lo strumento, di semplicissimo utilizzo, consente di esaminare i diversi distretti del corpo umano in pochi minuti, senza la necessità di rimuovere gli indumenti e quindi senza il minimo disagio per il paziente.
Il dispositivo è formato da 2 componenti:
– una sonda che, emettendo un campo elettromagnetico di esigua potenza proveniente da una fonte laser interna, effettua un’analisi non invasiva dei tessuti, e che consente di rilevare la presenza di stati patologici tra cui, di particolare importanza, eventuali masse cancerose anche microscopiche;
– un’antenna ricevente che, mediante un programma software dedicato, permette la visualizzazione e l’interazione della sonda emettitrice con gli organi e quindi di poterne registrare i test effettuati.
L’emissione elettromagnetica consiste nella generazione, con modalità laser peculiari, di tre frequenze in banda UHF intorno rispettivamente ai 460, 920 e 1350 MHz, ognuna delle quali è associata alla risposta generata da tessuti di tipologia differente. In particolare, il segnale sulla prima frequenza a 460 MHz interagisce con le eventuali formazioni tumorali presenti, mostrando sul display del sistema un abbassamento significativo della sua riga spettrale.
Il TRIMprob Bioscanner è quindi in grado di fornire, in tempo reale, lo stato di salute di tessuti e organi umani e di fare una diagnosi precisa e accurata di strutture patologiche, anche di dimensione molto limitata.
L’apparecchiatura è iscritta nel Repertorio dei Dispositivi Medici del Servizio Sanitario Nazionale ed è in possesso del marchio CE quale sistema elettromedicale per la diagnostica non-invasiva.
Fonti:
https://www.lescienze.it/news/2023/08/08/news/tsunami_di_luce_contro_il_cancro-13098022/
https://image.slideserve.com/859483/slide8-l.jpg