Nuove prospettive per combinare diagnosi e terapia dei tumori

Le particolari proprietà fisico-chimiche del fullerene, una molecola costituita da soli atomi di carbonio, potrebbero finalmente essere sfruttate anche in ambito biomedicale.

Integrare la diagnosi e gli strumenti per effettuarla con la terapia. È l'obiettivo della teranostica, una frontiera della ricerca biomedica che potrebbe oggi aver fatto un importante passo avanti grazie ai risultati di uno studio condotto da un gruppo internazionale di ricerca, guidato dal chimico Matteo Calvaresi dell’Università di Bologna. Calvaresi si occupa da anni del fullerene, una molecola composta da soli atomi di carbonio, come la grafite o il diamante, con diverse proprietà interessanti per applicazioni teranostiche. Il fullerene è però una molecola insolubile in acqua e quindi incapace di viaggiare sia tra le cellule sia al loro interno. Questo limite è stato superato dai ricercatori, che hanno pubblicato i risultati sulla rivista Advanced Functional Materials. La ricerca è stata sostenuta da Fondazione AIRC.

La prima proprietà di rilievo del fullerene è la capacità di convertire segnali luminosi in segnali sonori: un effetto chiamato fotoacustico. “Quando viene colpito da una luce laser pulsata a una specifica lunghezza d’onda, il fullerene emette a sua volta un’onda sonora che può essere captata da un microfono adeguato. Il passaggio successivo è la riconversione del suono in immagine grazie a un apposito software” spiega Calvaresi. “Poiché il suono riesce ad attraversare i tessuti dell'organismo più facilmente della luce, la capacità di produrre un effetto fotoacustico rende il fullerene molto interessante come mezzo di contrasto per un tipo di diagnostica detta appunto fotoacustica. L'obiettivo è vedere in profondità nell'organismo, come se fosse trasparente, e con una risoluzione molto elevata, addirittura a livello subcellulare. In futuro speriamo si possa utilizzare la diagnostica fotoacustica con fullerene per l'individuazione precisa non solo di masse tumorali, ma di singole cellule metastatiche.”

Il motivo ulteriore per cui il fullerene ha attirato l’interesse dei ricercatori che si occupano di teranostica è la sua capacità di danneggiare le cellule in seguito a esposizione ad altri tipi di luce laser. “A seconda del tipo di luce utilizzato e della modalità di applicazione, il fullerene può uccidere le cellule tumorali sviluppando calore o generando specie reattive dell'ossigeno, che per tali cellule sono tossiche. Si parla rispettivamente di effetto fototermico e fotodinamico. Il fullerene peraltro tende ad accumularsi spontaneamente nelle cellule tumorali, se messo nelle condizioni per farlo.” Questo era uno degli obiettivi dello studio condotto dal gruppo di ricerca guidato da Calvaresi. “Per introdurre il fullerene nelle cellule abbiamo usato il classico trucco del cavallo di Troia, nascondendolo all'interno di proteine umane che riescono a muoversi senza problemi nell'organismo e dentro le cellule.”

I ricercatori hanno però anche un altro obiettivo, e cioè rendere sempre più preciso un eventuale utilizzo del fullerene in ambito oncologico. Per questo stanno lavorando alla possibilità di combinarlo con un virus opportunamente modificato, del tutto innocuo per l'organismo ma in grado di veicolare questa molecola proprio là dove serve, cioè all'interno delle cellule tumorali.