Un gemello di tumore per tracciare le metastasi in tempo reale
La metastasi ai linfonodi rappresenta spesso un passo precoce e decisivo nella progressione del cancro; ciononostante, il complesso dialogo tra tumori primari e linfonodi è tuttora sconosciuto, limitando lo sviluppo di strumenti diagnostici efficaci e di terapie anti-metastatiche. Affrontare questa lacuna è essenziale, in particolare per i pazienti affetti da tumore al polmone, patologia nella quale il coinvolgimento dei linfonodi influenza fortemente la prognosi e le decisioni terapeutiche.
Un gemello biologico del paziente
Il progetto Tumor-LN-Oc(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, si è proposto di ricreare l’interazione critica tra il tumore primario e i linfonodi in un ambiente controllato e specifico a livello di paziente. Il consorzio ha sviluppato una piattaforma di linfonodo tumorale su chip al fine di monitorare i processi metastatici in tempo reale e identificare le firme molecolari e spettrali delle cellule migranti, sistema che può essere utilizzato anche per i paralleli processi di sperimentazione dei farmaci. La piattaforma contiene fette di tumore primario asportate chirurgicamente e cellule linfonodali abbinate dello stesso paziente affetto da cancro al polmone, che vengono collocate in compartimenti separati su un chip microfluidico, consentendo la comunicazione attraverso microcanali. Ciglia artificiali(si apre in una nuova finestra) generano un flusso in ricircolazione continua e un gradiente controllato, ricreando le condizioni fisiologiche. «Il linfonodo tumorale su chip è stato progettato per fungere da gemello biologico, ricreando l’ambiente in cui spesso ha inizio la migrazione delle cellule tumorali», spiega Ioanna Zergioti, la coordinatrice del progetto.
Catturare la migrazione delle cellule tumorali in tempo reale
Un’innovazione fondamentale di Tumor-LN-oC risiede nei suoi moduli integrati di imaging e analisi. Il sistema basato sulla micro-ottica, che produce immagini con una risoluzione ottica di un micrometro, controlla se le cellule tumorali iniziano a muoversi, la loro velocità e la direzione che prendono. Gli algoritmi di apprendimento automatico quantificano il movimento, fornendo dati in tempo reale su velocità e direzionalità. Parallelamente, un modulo di spettroscopia a infrarossi consente la caratterizzazione molecolare, generando impronte digitali spettrali di cellule in migrazione o metastasi nei canali del chip; di conseguenza, la piattaforma dispone del potenziale per identificare firme diagnostiche che potrebbero essere successivamente applicate alle biopsie di tumori e linfonodi. «Dal punto di vista biologico, è emerso un dato chiaro: i segnali derivati dai linfonodi promuovono la migrazione delle cellule tumorali», mette in risalto Zergioti. Il consorzio ha osservato che le cellule tumorali sono in grado di muoversi verso segnali più forti rilasciati dalle cellule linfonodali e che questa guida direzionale può essere interrotta quando il meccanismo di rilevamento viene bloccato, indizi che potrebbero fornire informazioni utili per l’elaborazione delle strategie volte a inibire la diffusione metastatica.
Convalida clinica
La piattaforma concepita da Tumor-LN-oC è stata convalidata clinicamente utilizzando campioni di 60 pazienti affetti da tumore al polmone. Le fette di tumore primario e le sospensioni di cellule linfonodali accoppiate sono state coltivate congiuntamente sul chip per diversi giorni, mentre i fattori solubili sono stati analizzati attraverso l’applicazione di approcci proteomici e molecolari sensibili. Le analisi in corso dovrebbero permettere di identificare i biomarcatori associati al potenziale metastatico. È importante notare che i modelli di interazione e migrazione del linfonodo tumorale nel chip sono stati influenzati da diverse caratteristiche cliniche, come lo stadio del tumore, suggerendo la rilevanza per la stratificazione dei pazienti. Il consorzio sta inoltre esplorando la piattaforma per la sperimentazione preclinica dei farmaci, esponendo tessuti derivati da pazienti a vari agenti terapeutici: questo approccio aiuterà a valutare quali trattamenti possono sopprimere il comportamento invasivo.
Impatto futuro
Tumor-LN-oC ha trasformato l’idea concettuale della modellizzazione personalizzata delle metastasi in una piattaforma tangibile. I prossimi passi prevedono di rendere il sistema più solido per l’integrazione in ambito clinico. Guardando al futuro, la piattaforma potrebbe fungere da strumento di ausilio alle decisioni da complementare alla diagnostica convenzionale. Se convalidato in studi più ampi, potrebbe aiutare gli oncologi a stratificare i pazienti in base al rischio metastatico e a dare la priorità alle terapie che hanno maggiori probabilità di prevenire la progressione patologica.
