Aprire la strada verso la nuova radioterapia del cancro facendo uso dei raggi x e delle nanoparticelle

Un elemento ha chiamato il gadolinio consegnato negli elettroni dell'uccisore delle versioni delle cellule tumorali una volta colpito dai raggi x specialmente sintonizzati. L'approccio, pubblicato nei rapporti scientifici del giornale, ha potuto aprire la strada verso una nuova radioterapia del cancro.

“Il nostro metodo apre la possibilità selettivamente di ampliare l'effetto di radiazione dei raggi x al sito del tumore,„ dice Kotaro Matsumoto dell'istituzione universitaria di Kyoto per le scienze del Cella-Materiale Integrated (iCeMS), che hanno sviluppato la tecnica con Fuyuhiko Tamanoi e colleghi nel Giappone, nel Vietnam e U.S.A. “Questo risolve uno dei problemi principali delle radioterapie correnti, dove soltanto una piccola quantità di raggi x realmente raggiunge il tumore.„

Le radioterapie convenzionali impiegano i raggi x policromatici, consistenti di vari livelli energetici, con i raggi x a bassa energia che non riescono a penetrare la superficie dell'organismo. I raggi x monocromatici, d'altra parte, hanno lo stesso livello energetico precisamente sintonizzato. Se potessero essere puntati su elettrone-rilasciando gli elementi chimici dentro i tumori, potrebbero essere offensivi.

Per raggiungere questo, i ricercatori usati specialmente hanno progettato le nanoparticelle della silice che sono state caricate con il gadolinio dell'elemento chimico. Le cellule tumorali in una cultura del tumore 3D efficacemente hanno consumato le particelle dopo l'un giorno di incubazione. Le particelle specificamente hanno posizionato appena i nuclei esterni delle cellule del tumore, in cui il loro macchinario più critico è trovato.

Alla funzione del sincrotrone SPring-8 in Harima, il Giappone, i ricercatori ha teso i raggi x monocromatici ai campioni del tumore che contengono le nanoparticelle gadolinio-caricate.

I raggi x hanno sintonizzato ad un livello energetico di 50,25 volt del kiloelectron (KeV) che hanno mirato ai campioni per 60 minuti completamente hanno distrutto le cellule tumorali i due giorni che seguono l'irradiamento.

La sintonizzazione dei raggi x ad un livello energetico appena sotto 50.25keV non ha avuta lo stesso effetto. I ricercatori spiegano che i raggi x specificamente sono sintonizzati in moda da potere assorbire la loro energia da gadolinio. Quando la colpiscono, il gadolinio scarica gli elettroni a bassa energia nella cellula tumorale, danneggiante le sue componenti vitali, compreso DNA e mortale.

I raggi x non hanno avuti effetto sulle celle che non hanno contenuto le nanoparticelle gadolinio-caricate.

Il nostro studio dimostra che un nuovo tipo di radioterapia per cancro può essere sviluppato. Possiamo prevedere la radioterapia con efficacia aumentata e meno effetti secondari.„

Fuyuhiko Tamanoi, università di Kyoto

Source:
Journal reference:

Matsumoto, K. et al. (2019) Destruction of tumor mass by gadolinium-loaded nanoparticles irradiated with monochromatic X-rays: Implications for the Auger therapy. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-019-49978-1.