Le forze meccaniche che dobbiamo sfruttare per combattere il cancro
Le forze fisiche sono alla base di molti processi biologici, tra cui la progressione di tumori solidi come il cancro della mammella. Il progetto MECHANO-CONTROL, finanziato dall’UE, ha fornito nuove conoscenze su come funzionano queste forze e su come potremmo utilizzare tali conoscenze per combattere questa tipologia di cancro. Il gruppo di ricerca ha anche sviluppato strumenti innovativi che potrebbero aprire la strada a trattamenti rivoluzionari per il cancro. «Una tecnica di screening comunemente utilizzata per rilevare il cancro della mammella prevede la palpazione del seno per individuare i noduli: i tumori al seno sono più rigidi rispetto al tessuto sano e questo irrigidimento guida la progressione della malattia», afferma Pere Roca-Cusachs Soulere, capogruppo di Meccanobiologia cellulare e molecolare presso l’Istituto di bioingegneria della Catalogna, in Spagna. Per indagare sulle forze in gioco, il gruppo interdisciplinare di ricercatori le ha analizzate su diverse scale, dalle molecole agli organi fino all’intero organismo, riuscendo a stabilire come queste forze inneschino la crescita del cancro della mammella da un punto di vista meccanicistico.
Una reazione meccanica a catena
«Ad ogni movimento, le cellule del nostro corpo esercitano forze sull’ambiente circostante utilizzando i cosiddetti motori molecolari», spiega Roca-Cusachs Soulere. «Abbiamo scoperto che se un tessuto è più rigido, le cellule esercitano una forza reciproca e sull’ambiente circostante con una dinamica più rapida.» La dinamica della forza applicata modifica le proprietà dei legami chimici tra le cellule e l’ambiente circostante, trasmettendo queste forze. Si innesca così una catena di eventi che può causare la deformazione del nucleo della cellula, attivando i geni legati al cancro e portando potenzialmente all’invasione del tumore.
Arresto della progressione tumorale
Il gruppo di ricerca di MECHANO-CONTROL ha testato alcune tecniche per controllare queste forze meccaniche e arrestare la progressione del tumore imitando tali interazioni in vitro e in vivo avvalendosi dei topi. I dati sperimentali sono stati combinati con la modellazione computazionale per stabilire le regole alla base di queste interazioni. Il gruppo ha sviluppato tecnologie a base di idrogel che fungeranno da piattaforma di prova per ulteriori ricerche sul cancro e per la scoperta di farmaci. I gel, sintetizzati in laboratorio, imitano i diversi livelli di rigidità che le cellule possono incontrare e permetteranno ai ricercatori di testare approcci per influenzare questi processi meccanici, riproducendo il comportamento di un tumore in un ambiente controllato. È stato depositato un brevetto e il gruppo sta attualmente lavorando allo sviluppo commerciale della piattaforma.
Verso nuovi farmaci contro il cancro
Roca-Cusachs Soulere e i suoi colleghi hanno compiuto inoltre passi promettenti verso lo sviluppo di farmaci. Sono riusciti a identificare molecole promettenti per contrastare la progressione del cancro e hanno creato una modellazione computazionale per la progettazione di farmaci. «Naturalmente, lo sviluppo di un farmaco è un processo lungo e lento che richiede molto lavoro oltre all’identificazione degli hit iniziali. Gli sforzi per rendere accessibile l’uso in ambito farmaceutico sono intensi.» Si sta inoltre studiando l’ingegneria cellulare come un’altra potenziale via per il trattamento del cancro. Oltre al cancro della mammella, i risultati di MECHANO-CONTROL potrebbero essere applicati a molti altri tipi di cancro che coinvolgono tumori solidi, come il cancro al pancreas. I risultati del progetto aprono anche nuove prospettive per il trattamento della fibrosi e la progettazione di biomateriali utilizzati come impianti nel corpo.
Parole chiave
MECHANO-CONTROL, forze meccaniche, tumori solidi, cancro della mammella, meccanobiologia, tecnologie a base di idrogel, biomateriali
