Cercetătorii utilizează capilare de sticlă pentru a preleva componente din celulele canceroase vii
O nouă metodă analitică ar putea îmbunătăți modul în care sunt concepute tratamentele pentru cancer, permițând cercetătorilor să urmărească, pentru prima dată, exact unde se acumulează un medicament în interiorul unei celule vii.
Cercetătorii de la Universitatea Surrey și King’s College London au dezvoltat această metodă, care detectează cantități infime de metal în interiorul celulelor vii și compartimentelor lor interne, fără a fi necesară distrugerea celulelor.
Publicată în Spectrochimica Acta Part B, studiul s-a concentrat asupra unei clase de terapie împotriva cancerului numită terapie cu radionuclide țintite. Aceasta funcționează prin atașarea unei particule radioactive la o moleculă care caută celulele tumorale, livrând radiații direct către cancer. Locul în care ajunge medicamentul în celulă este esențial; un medicament care ajunge în nucleu cauzează daune cancerului prin atacarea ADN-ului. Până acum, nu exista o metodă fiabilă de a măsura acest lucru în celule vii.
Dr. Monica Felipe-Sotelo, coautoare a studiului de la Universitatea Surrey, a declarat: „Am dezvoltat această metodă folosind două facilități speciale – facilitățile SEISMIC de la King’s College London și facilitatea ICP-MS a Universității Surrey. Împreună, acestea ne-au permis să combinăm pașii de prelevare a celulelor și de detecție a metalelor într-un singur flux de lucru pentru prima dată. Această combinație ne face posibil să întrebăm nu doar dacă un medicament intră într-o celulă, ci și exact unde ajunge odată ce este acolo.”
Echipa a folosit capilare de sticlă extrem de fine – cu lățimi de zece micrometri pentru celule întregi, respectiv trei micrometri pentru structuri subcelulare – pentru a extrage celule individuale de cancer pancreatic și material din interiorul acestora, inclusiv mitocondrii, sub un microscop.
Facilitatea SEISMIC de la King’s, un sistem specializat finanțat de Consiliul pentru Cercetări Biotehnologice și Științifice Biologice, a oferit capacitatea de prelevare a materialului din celule vii individuale. Ulterior, facilitatea de spectrometrie de masă cu plasma cuplată inductiv (ICP-MS) de la Surrey a permis detecția și măsurarea thaliului prezent folosind LA-ICP-MS – o tehnică care folosește un laser pentru a vaporiza cantități minime de material înainte ca un spectrometru de masă să identifice și să cuantifice metalele din interiorul acestuia. Combinarea prelevării capilare la nivel subcelular și LA-ICP-MS nu a fost realizată anterior.
Cercetătorii au folosit clorura de thaliu ca un substitut chimic stabil pentru thaliul-201, un izotop radioactiv investigat ca posibil candidat pentru tratamentele împotriva cancerului. Thaliul a fost detectat cu succes în celule individuale de cancer și, pentru prima dată, în materialul îmbogățit cu mitocondrii extras din aceste celule, în cantități extrem de reduse.
Thaliul-201 este promițător ca terapie împotriva cancerului datorită faptului că radiația sa acționează pe o distanță foarte scurtă, ceea ce înseamnă că ar putea distruge celulele tumorale, protejând în același timp țesutul sănătos din jur. Însă această precizie este crucială: medicamentul trebuie să ajungă în partea corectă a celulei pentru a-și îndeplini rolul. Această metodă ne oferă, pentru prima dată, o modalitate de a descoperi acest lucru în celule vii, iar aceasta reprezintă un pas semnificativ către aplicarea practică a acestui tip de terapie.”
Dr. Dany Beste de la Universitatea Surrey a adăugat: „Potencialul aici depășește cu mult cancerul. Metalele joacă roluri importante în diferite boli – de la boli infecțioase până la diabet și afecțiuni hepatice – iar noi avem puține instrumente pentru a studia exact unde se acumulează acestea în interiorul celulelor. Această metodologie ne oferă o modalitate de a face acest lucru cu un nivel de precizie și în condiții mult mai apropiate de realitatea biologică. Aceasta deschide multe întrebări pe care nu le-am putut pune anterior.”
Profesorul Melanie Bailey de la King’s College London a menționat: „Continuăm să dezvoltăm această metodologie la facilitățile SEISMIC și lucrăm cu diferiți utilizatori pentru a determina cu exactitate unde ajung și ce fac alte medicamente atunci când intră în celule.”
Tehnica ar putea fi extinsă dincolo de cercetarea cancerului pentru a studia cum se distribuie orice medicament pe bază de metal sau substanță toxică în interiorul celulelor vii. Echipa identifică extragerea compartimentelor celulare suplimentare – inclusiv nucleul, unde se produce dauna radiativă la ADN – ca o etapă cheie în continuare. Îmbunătățirea metodelor de verificare a purității materialului subcelular extras este, de asemenea, considerată o prioritate pentru dezvoltările viitoare.
