Ciò che rende il cancro al pancreas così mortale è la sua diffusione segreta e rapida. Ora, una "macchina del tempo" costruita dagli ingegneri della Purdue University ha mostrato un modo per invertire il corso del cancro prima che si diffonda in tutto il pancreas.
"Questi risultati aprono la possibilità di progettare una nuova terapia genica o un farmaco, perché ora possiamo riconvertire le cellule cancerose nel loro stato normale", ha dichiarato Bumsoo Han, professore di ingegneria meccanica Purdue e leader del programma del Purdue Center for Cancer Research.
La "macchina del tempo" che il laboratorio di Han ha costruito è una riproduzione realistica di una struttura pancreatica chiamata acino, che produce e secerne enzimi digestivi nell'intestino tenue. Il cancro del pancreas tende a svilupparsi da un'infiammazione cronica che si verifica quando una mutazione induce questi enzimi digestivi a digerire il pancreas stesso.
Se ci fosse un modo per tornare indietro nel tempo per riprogrammare le cellule cancerose che producono quegli enzimi, allora potrebbe essere possibile ripristinare completamente il pancreas. Negli ultimi dieci anni, Stephen Konieczny, professore emerito nel Dipartimento di Scienze Biologiche di Purdue, ha studiato un potenziale pulsante di reset: un gene chiamato PTF1a.
"Il gene PTF1a è assolutamente fondamentale per il normale sviluppo del pancreas. Se ti manca il gene PTF1a, non sviluppi un pancreas", ha spiegato Konieczny. "Quindi, la nostra idea era, se riaccendiamo il gene PTF1a in una cellula tumorale del pancreas, cosa succede?".
Konieczny ha collaborato con il laboratorio di Han per portare questi risultati negli studi di biologia molecolare al livello successivo testandoli in un modello realistico dell'acino, la macchina del tempo. Lo studio pubblicato è presente sulla copertina di un recente numero di Lab on a Chip, una rivista della Royal Society of Chemistry.
I ricercatori in genere studiano possibili approcci ai trattamento del cancro del pancreas in modelli animali, ma possono essere necessari mesi prima che il cancro del pancreas si sviluppi in un animale. Avere un modo per studiare lo sviluppo e il trattamento del cancro in un microambiente altrettanto realistico farebbe risparmiare tempo e darebbe ai ricercatori un maggiore controllo sul modello.
Il modello sviluppato dai ricercatori di Purdue supera una grande sfida nel catturare con precisione la complessità anatomica dell'acino, una cavità circolare rivestita di cellule. "Dal punto di vista ingegneristico, creare questo tipo di cavità tridimensionale non è banale. Quindi, trovare un modo per costruire questa cavità è già in sé un'innovazione", ha affermato Han.
Il laboratorio di Han aveva già esperienza nella costruzione di un modello realistico di un'altra struttura pancreatica, il dotto, dove il cancro cresce dopo essere emerso dall’acino. I ricercatori hanno utilizzato questa conoscenza e hanno sviluppato una nuova tecnica che costruisce sia il condotto che l’acino.
Ecco come funziona: il modello, una piattaforma di vetro delle dimensioni di un francobollo sopra un vetrino per microscopio, ha due camere interconnesse. Caricare una soluzione di collagene in una camera riempie la forma simile a un dito di un dotto pancreatico, che si gonfia e poi si espande per creare la struttura della cavità dell'acino nella seconda camera.
La caduta di cellule umane cancerose nella camera ha reso il modello ancora più realistico. Il laboratorio di Konieczny ha progettato il gene PTF1a di una linea cellulare di cancro del pancreas in modo da attivarsi in presenza di doxiciclina, un composto comunemente usato negli antibiotici. Una volta attivato il gene, le cellule hanno iniziato a costruire il resto dell'acino nel modello di Han, indicando che non erano più cancerose ed erano state riprogrammate.
"In questo modello, non solo le cellule cancerose vengono riprogrammate, ma per la prima volta, siamo in grado di mostrare la normale architettura tridimensionale dell'acino, che sembra molto simile alle stesse strutture che vediamo in un pancreas sano", ha detto Konieczny.
Il laboratorio di Han sta attualmente conducendo esperimenti che esplorano una possibile terapia genica basata su questi risultati.