Glioblastoma, creare un modello 3D del tumore riproducendo e modificando anche il microambiente tumorale per studiare come mai prima come si comporta questa neoplasia ferocissima che ha una sopravvivenza a cinque anni dalla diagnosi di appena il 5%. In più studiarlo con tecniche quantistiche in modo da approfondirne ogni aspetto e comportamento.
È questo il cuore del progetto quinquennale Q-Meta: Quantum-enhanced multidimensional platform for the functional study of cancer cells metabolism (Piattaforma multidimensionale potenziata da tecnologie quantistiche per lo studio funzionale del metabolismo delle cellule tumorali), coordinato dalla dottoressa Giada Bianchetti, biofisica, ricercatrice presso l’università Cattolica del Sacro Cuore di Brescia. Q-Meta ha da poco vinto un finanziamento del Fondo Italiano per la Scienza (FIS3) di oltre un milione di euro nel settore delle Life Science. Il glioblastoma, il tumore cerebrale più diffuso e aggressivo negli adulti, rappresenta un’importante sfida in campo oncologico a causa della sua rapida progressione, della resistenza ai trattamenti e della prognosi sfavorevole. Questa neoplasia, infatti, si distingue per alterazioni molecolari chiave che, unite all’elevata eterogeneità cellulare che lo caratterizza e ad un microambiente tumorale molto dinamico, costituiscono il maggior ostacolo al suo efficace trattamento. Q-Meta vuole studiare il tumore come mai prima. “Il punto di partenza- spiega la dottoressa Bianchetti- è realizzare un modello tridimensionale del tumore senza precedenti, tramite biostampa 3D, una tecnologia che permette di costruire strutture cellulari complesse strato dopo strato, in modo controllato. Utilizzeremo una linea cellulare umana di glioblastoma ampiamente caratterizzata e utilizzata nella ricerca preclinica. Le cellule tumorali verranno incorporate in un ‘bio-inchiostro’, cioè un materiale biocompatibile che funge da supporto tridimensionale, insieme ad altre componenti fondamentali del microambiente tumorale, come fibroblasti associati al tumore, che contribuiscono alla struttura e alla rigidità del tessuto, e cellule endoteliali, che simulano la componente vascolare”.
“Attraverso bioprinting sequenziale- prosegue- queste diverse popolazioni cellulari verranno organizzate in una struttura tridimensionale ‘a conchiglia’, che riproduce in modo più realistico l’architettura del tumore e del suo microambiente”. “Questo approccio è cruciale- sottolinea l’esperta- perché permette di modulare non solo la composizione cellulare, ma anche le proprietà fisiche e meccaniche del microambiente, come rigidità e pressione, che sono centrali per il nostro studio. In una fase successiva del progetto potrebbe esservi l’introduzione di cellule del sistema immunitario, per analizzare in modo più completo le interazioni tra compartimento tumorale, stroma e risposta immune”. “In seguito- dichiara inoltre- su questi modelli gli scienziati studieranno tutti gli stimoli fisici, come la pressione operata dai tessuti circostanti, che si traducono in cambiamenti metabolici delle cellule tumorali, da ultimo per capire come le forze fisiche ne regolano il comportamento biologico, e se questo meccanismo possa essere sfruttato in modo controllato a fini terapeutici. Per studiarli, gli scienziati si serviranno di tecniche quantistiche. Per osservare il tumore e i suoi comportamenti senza danneggiare le cellule utilizziamo la microscopia a due fotoni, una tecnica che sfrutta la fluorescenza debole ma fisiologica delle cellule stesse. Questo permette di usare luce meno potente rispetto alle tecniche convenzionali, riducendo il rischio di fototossicità e permettendo di osservare tessuti più in profondità”.
“Qui- precisa la ricercatrice- entra in gioco la luce quantistica. Se i due fotoni sono correlati tra loro (entangled), la probabilità che vengano assorbiti insieme aumenta già a basse intensità. In termini semplici, il tasso di assorbimento cresce in modo proporzionale al numero di fotoni disponibili. Con luce classica, invece, per ottenere lo stesso segnale è necessario aumentare la potenza della luce, con maggiore rischio di danneggiare le cellule. Questo significa che possiamo ottenere un segnale più efficiente usando meno energia luminosa. L’obiettivo non è ‘illuminare di più’, ma misurare meglio, mantenendo le cellule nelle condizioni più fisiologiche possibili”. La creazione di modelli che riproducono fedelmente sia i tumori sia il loro microambiente circostante permette di comprendere meglio il ruolo di quest’ultimo nella progressione tumorale e di sviluppare strategie terapeutiche più mirate, ponendo così le basi per avanzamenti significativi nella ricerca biomedica e nella medicina personalizzata. “Il potenziale di Q-Mmeta, tuttavia, va oltre l’oncologia. Le spettroscopie potenziate con luce quantistica, infatti, superando le limitazioni dell’imaging ottico convenzionale, offrono un’eccezionale sensibilità e risoluzione che aprono nuove opportunità in diversi ambiti- conclude Giada Bianchetti- dalla diagnostica precoce al monitoraggio rapido di infezioni, fino al controllo di qualità in settori industriali ad alta precisione, confermando il ruolo di questa tecnologia come innovazione di ampio respiro per la scienza e la tecnologia”.