Trattare i tumori al cervello è complesso, ma recenti ricerche hanno scoperto una nuova tecnologia che potrebbe migliorare il trattamento di tumori particolarmente aggressivi. Un team di Georgia Tech e Virginia Tech ha pubblicato i risultati dello studio pubblicato in Bioingegneria APL. Questa ricerca descrive un nuovo metodo di trattamento che potrebbe essere utilizzato in futuro per trattare il glioblastoma, un tumore cerebrale mortale e in rapida crescita.

Il lavoro del team deriva da precedenti ricerche sull’elettroporazione irreversibile ad alta frequenza, nota come H-FIRE. Si tratta di una procedura minimamente invasiva che utilizza impulsi elettrici non termici per distruggere le cellule tumorali. L’anno scorso uno studio canadese ha dimostrato che il successo del trattamento del glioblastoma potrebbe essere fatto un passo avanti anche con l’aiuto della nanotecnologia. Questi ricercatori sono stati in grado di scomporre le cellule tumorali nel cervello dei topi utilizzando nanotubi di carbonio.

Barriera ematoencefalica

Trattare qualsiasi forma di cancro non è facile, ma quando si tratta di cancro al cervello, la barriera ematoencefalica aggiunge un’ulteriore sfida. La barriera protegge il cervello dalle sostanze tossiche, ma questo non è sempre positivo.

“Madre Natura ha progettato una barriera per impedirci di avvelenarci. Sfortunatamente, garantisce anche che il 99% di tutti i farmaci a piccole molecole non possano entrare nel cervello e che il farmaco non possa essere somministrato alla concentrazione corretta affinché il trattamento abbia successo. Questo vale soprattutto per la chemioterapia”, dicono i ricercatori. Oppure per i farmaci biologici o le immunoterapie.

L’onda quadra (o onda quadra) comunemente utilizzata da H-FIRE ha una duplice funzione: distrugge la barriera ematoencefalica attorno al tumore e allo stesso tempo distrugge le cellule tumorali. Tuttavia, la nuova ricerca è la prima a utilizzare un’onda sinusoidale per distruggere la barriera. Questo nuovo metodo si chiama Burst Sine Wave Electroporation (B-SWE).

L’onda sinusoidale è più efficace

I ricercatori hanno utilizzato un modello di roditore per studiare gli effetti di un’onda sinusoidale rispetto a un’onda quadra più tradizionale. Hanno scoperto che il B-SWE ha portato a meno danni alle cellule e ai tessuti, ma a una maggiore interruzione della barriera emato-encefalica.

In alcuni casi clinici, sia l’ablazione che la rottura della barriera ematoencefalica sono ideali, ma in altri casi la rottura della barriera ematoencefalica può essere più importante della distruzione delle cellule. Ad esempio, se un neurochirurgo rimuovesse una massa tumorale visibile, una forma d’onda sinusoidale verrebbe probabilmente utilizzata per distruggere la barriera emato-encefalica attorno al sito, consentendo ai farmaci di entrare nel cervello ed eliminare le ultime cellule tumorali. B-SWE può causare danni minimi al tessuto cerebrale sano.

Ricerche precedenti avevano dimostrato che le tradizionali forme d’onda quadrate mostravano una buona perturbazione della barriera ematoencefalica, ma il nuovo studio ha scoperto una migliore perturbazione della barriera ematoencefalica con B-SWE. Ciò potrebbe consentire a più farmaci antitumorali di raggiungere il cervello.

“Pensavamo di aver risolto il problema, ma questo dimostra che con un po’ di riflessione saranno sempre possibili soluzioni migliori”, ha affermato John Rossmeisl, MD, professore di neurologia e neurochirurgia presso il Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine.

Crampi muscolari

Durante lo studio i ricercatori si sono imbattuti in un problema: oltre a una maggiore rottura della barriera ematoencefalica, hanno scoperto che l’onda sinusoidale provoca anche più contrazioni neuromuscolari. Queste contrazioni muscolari possono danneggiare il cervello. Regolando la dose di B-SWE, i ricercatori sono stati in grado di ridurre le contrazioni distruggendo la barriera emato-encefalica nella stessa misura della dose più alta.

Il prossimo passo in questa ricerca è studiare gli effetti del B-SWE utilizzando un modello animale di cancro al cervello per confrontare la forma d’onda sinusoidale con la tecnologia H-FIRE convenzionale. Il progetto è stato guidato dall’autrice principale Sabrina Campillo, che ha conseguito il dottorato di ricerca. Completato dal Virginia Tech-Wake Forest College of Engineering and Biomedical Sciences.