Monitoraggio dell’acqua cellulare per monitorare le terapie contro il cancro che utilizzano la luce

La spettroscopia Terahertz (THz) è una tecnica fisica ampiamente utilizzata per la caratterizzazione dei materiali mediante onde elettromagnetiche. In un intervallo di frequenza da poche centinaia di GHz a pochi THz, è accompagnato da una forte risposta idrofobica che apre potenziali applicazioni per studi biologici su tessuti e cellule ricchi di acqua. A differenza di altre tecniche di imaging, la radiazione utilizzata nella spettroscopia THz per esaminare un campione è innocua per il tessuto biologico perché non interagisce fisicamente con la materia.

Grazie a questa spettroscopia, un consorzio multidisciplinare di fisici, chimici e biologi francesi ha visualizzato e misurato i primi fenomeni che si verificano a livello della membrana cellulare dopo un trattamento antitumorale mediante terapia fotodinamica (PDT). Ancora scarso in Francia, questo trattamento utilizza molecole sensibili alla luce. In assenza di fotoeccitazione, queste molecole sono atossiche e inattive. Dopo una lieve attivazione e la presenza di ossigeno, invece, generano uno stress ossidativo locale che può portare alla morte cellulare nel caso di applicazioni mediche antitumorali.

Scienziati del Laboratorio di Interazioni Molecolari, Reattività Chimica e Fotochimica (CNRS / Università di Tolosa III – Paul Sabatier), del Laboratorio di Ottica e Bioscienze della Scuola Politecnica (CNRS / INSERM / Institut Polytechnique de Paris) e del Centro di Elettronica di il Center for Microscopy Applied to Biology (Universität ha condotto Toulouse III – Paul Sabatier) queste misurazioni fisiche mediante spettroscopia THz in parallelo con i consueti esperimenti biologici in laboratorio. Pertanto, è stato dimostrato l’effetto della terapia fotodinamica sulle cellule tumorali. I risultati ottenuti indicano un reale valore aggiunto della spettroscopia THz per il monitoraggio del trattamento rispetto agli approcci biologici di riferimento. In primo luogo, consente di monitorare l’evoluzione delle risposte cellulari dall’inizio dell’irradiazione luminosa, monitorando il contenuto di acqua intracellulare in tempo reale su scale temporali di diverse ore. Tenendo traccia del numero di difetti (buchi) creati sulla membrana cellulare tumorale, permette anche una stima quantitativa del danno causato dallo stress ossidativo locale durante la fototerapia. Pertanto la spettroscopia THz è una tecnica promettente complementare agli studi e alle tecniche biologiche classiche e consolidate.

Questi risultati possono essere trovati nella rivista scienza avanzataaprendo nuovi orizzonti nella comprensione dei fenomeni biologici che portano alla modifica del contenuto di acqua cellulare, come nel caso del trattamento antitumorale mediante fototerapia.