L¿utilizzo di nanoparticelle ferromagnetiche (MNPs) come sonde molecolari ad alta specificità, ha recentemente condotto a risultati incoraggianti nell¿imaging diagnostico multi-modale e in campo terapeutico. Il loro impiego è basato sulla capacità di assicurare il rilascio mirato di farmaci o radio farmaci in specifici tessuti. In tale ambito, nostri dati preliminari hanno permesso di realizzare in vitro MNPs coniugate al radioisotopo 64Cu. Pertanto obiettivo di questo progetto è valutare in vitro gli effetti citotossici di MNPs tali da assicurare una eventuale radicalità nel trattamento del carcinoma mammario in vivo di piccole dimensioni.
In particolare si procederà a studiare:
1. L¿analisi dettagliata degli effetti citotossici di 64Cu-MNPs utilizzando un sistema cellulare MCF-7 di adenocarcinoma mammario. Sarà valutata: i) la vitalità cellulare dopo colorazione con tripan blue e ii) l¿apoptosi cellulare mediante analisi di specifici parametri associati al processo apoptotico, utilizzando differenti approcci metodologici quali immunoelettromicroscopia, citofluorimetria e wester blotting
2. Il coinvolgimento del citoscheletro e/o dei mitocondri
3. Analisi degli effetti citotossici in un sistema costituito da linee cellulari tridimensionale (3D), derivate dalle 2D, molto simile alla struttura tumorale in vivo, in grado di riprodurre in maniera accurata il microambiente tumorale.
In particolare, questi studi permetteranno di accertare l¿estensione spaziale degli effetti citotossici indotti dalle radiazioni rispetto al punto di contatto del radiofarmaco in cellule MCF-7 (2D e 3D). Inoltre, di particolare interesse il sistema 3D capace di mimare non solo le interazioni intercellulari ma anche le condizioni chimico-fisiche presenti nei tumori in vivo, potrebbe rivelarsi un¿arma vincente nello studio per testare farmaci nell¿ambito della radioterapia del carcinoma mammario, al fine di progettare nuove e migliori strategie terapeutiche.
Attualmente, il trattamento per l¿eradicazione dei carcinomi della mammella di piccole dimensioni si basa principalmente sulla radio-localizzazione eco-guidata delle lesioni, seguita dall'escissione chirurgica e dal controllo del letto di escissione sempre effettuato mediante conteggio della radioattività con sonda manuale di rilevazione gamma. L'ipotesi di evitare l'intervento chirurgico e di trattare queste lesioni mediante radioterapia con MNPs radio-marcate potrebbe pertanto risultare completamente innovativa. E¿ noto che, i test di screening di farmaci rilevanti nella terapia anti cancro contemplano la capacità che essi hanno di uccidere o inibire la proliferazione di linee cellulari stabilizzate provenienti da diversi tumori, coltivati in 2D. Tuttavia, la maggior parte dei nuovi agenti antitumorali, identificati attraverso il metodo di screening in vitro appena descritto, si sono rivelati inefficaci contro i tumori in vivo, dal momento che le colture cellulari bidimensionali rispecchiano solo parzialmente le peculiarita¿, il pattern morfo-molecolare delle cellule tumorali e soprattutto la complessita¿ del micro-ambiente in vivo. Pertanto, al fine della valutazione dell¿efficacia terapeutica, i sistemi di coltura cellulari tridimensionali 3D, in grado di riprodurre in maniera più fedele gli eventi iniziali della crescita del tumore precedenti alla formazione di un¿efficace vascolarizzazione, potrebbero in parte sopperire all'inefficienza dei test preclinici precedentemente evidenziati. Attualmente, il modello 3D piu¿ diffuso e¿ rappresentato da sferoidi tumorali multicellulari, costituiti da cellule tumorali o da una co-coltura di cellule tumorali e stromali, che acquisiscono una simmetria sferica organizzata in assetto tridimensionale. Gli sferoidi sono generati da linee cellulari stabilizzate 2D aggregandosi in maniera omotipica con caratteristiche morfo-fisiologiche che favoriscono le complesse interazioni cellula-cellula e cellula-matrice in quanto molto simili a regioni tumorali avascolari e/o a micro metastasi in vivo. Con questo progetto viene proposta la possibilità di marcare le MNPs con isotopi beta-emittenti come il Rame-64, dimostrando che tale radiofarmaco possa essere in grado di indurre su linee di carcinoma mammario dapprima come sistema 2D e successivamente sistema 3D, effetti citotossici tali da assicurare la radicalità del trattamento. Tale obbiettivo nasce dalla consapevolezza che, sebbene la capacità di penetrazione delle radiazioni beta è stimata in 50-5000 ¿m, tale dato è considerato del tutto teorico in quanto l'energia degli elettroni (577.9 KeV) rappresenta un'energia media e di conseguenza la capacità di penetrazione di ogni singola particella può variare in maniera significativa. Non è pertanto possibile una stima teorica degli effetti senza un dato sperimentale che definisca e quantifichi tali effetti e ne analizzi la distribuzione spaziale rispetto al punto di contatto del radiofarmaco mediante l¿analisi in colture cellulari. Inoltre, di notevole interesse, il sistema 3D, capace di mimare non solo le interazioni intercellulari ma anche le condizioni chimico-fisiche presenti nei tumori in vivo, potrebbe rivelarsi un¿arma vincente nello studio per testare farmaci nell'ambito della radioterapia del carcinoma mammario, al fine di progettare un nuovo metodo di radioterapia del carcinoma mammario, caratterizzato da invasività molto modesta e da una minore allocazione di risorse.