Cerdanyola del Vallès, 3 d'octubre de 2019. L'ús de la nanotecnologia ha revolucionat el món de la medicina. Els nanosensors per diagnosticar, les nanopartícules per administrar medicaments o els nanodispositius que permeten regenerar teixit danyat estan canviant la manera com es combaten i tracten diverses malalties.
La combinació de la radioteràpia i l'ús de nanopartícules és una estratègia prometedora per augmentar l'eficàcia dels tractaments contra el càncer. Les nanopartícules d'alt nombre atòmic s'usen com a radiosensibilitzadors tumorals, és a dir, les cèl·lules tumorals prèviament carregades amb nanopartícules milloren els efectes de la radiació quan s'exposen a la radioteràpia. "És una espècie d'efecte en cadena, quan la radiació entra en contacte amb les nanopartícules genera una radiació secundària de curt abast que provoca un augment de la dosi local en les cèl·lules tumorals. Però encara avui dia no es coneixen clarament els mecanismes subjacents involucrats en aquestes tècniques", diu Immaculada Martínez-Rovira, científica Marie Curie de l'ALBA i experta en el desenvolupament de tractaments de radioteràpia innovadors.
Un equip de recerca del Sincrotró ALBA en col·laboració amb l'Hospital Universitari Sant Joan de Reus ha analitzat els efectes moleculars induïts per nanopartícules de gadolini i or combinades amb diferents tipus de radioteràpia en cèl·lules de glioma. Els gliomes són un dels tumors cerebrals més agressius difícilment curables. "Amb aquesta teràpia combinada, es podrien aplicar dosis de tractament més altes en el tumor, sense afectar el teixit sa circumdant", continua I. Martínez-Rovira.
A la la línia de llum MIRAS de l'ALBA, els investigadors han pogut estudiar els canvis bioquímics generats per aquests tractaments de radioteràpia basats en nanopartícules a nivell de cèl·lules individuals. "La micro-espectroscòpia d'infraroig basada en llum de sincrotró és una tècnica que permet identificar la composició química i l'estructura de la vibració de les molècules, de manera que és de gran ajuda en estudis biomèdics com aquest. De fet, l'ús de l'infraroig és clau ja que no causa cap dany a les cèl·lules, el que permet saber què passa dins d'elles", diu Ibraheem Yousef, científic responsable de la línia de llum MIRAS a ALBA.
Els principals resultats de l'experiment s'han publicat recentment en dos articles científics i conclouen que s'han detectat diverses modificacions cel·lulars causades per les nanopartícules en les principals biomolècules: proteïnes, lípids i àcids nucleics. Les alteracions bioquímiques que s'observen en aquest treball ofereixen informació clau sobre l'acció de radiosensibilització de les nanopartícules segons el tipus de radioteràpia, de nanopartícules i de línia cel·lular.
"Encara queda un llarg camí per recórrer i es necessita més investigació en aquest camp en creixement. Desxifrar els mecanismes biològics subjacents darrere d'aquestes tècniques de radioteràpia és un pas important per millorar els tractaments de radioteràpia en malalties amb un mal pronòstic", conclou I. Martínez-Rovira.
Aquesta investigació forma part del projecte NANOCANCER (ID 748889), finançat amb fons europeus. Es tracta d'una beca individual Marie Skłodowska-Curie que persegueix obtenir informació més extensa sobre els mecanismes subjacents a l'amplificació dels efectes de la radiació de les nanopartícules, tant en la teràpia convencional com en la teràpia de partícules carregades.
Investigadors de la línia de llum MIRAS, l'Hospital Universitari Sant Joan de Reus (Institut d'Investigació Sanitària Pere Virgili), el Laboratoire d'Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie (Centre Nacional de Recerca per a la Investigació Científica de França) y el grup de radiacions ionizants de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) han participat en aquest estudi.
Fig: Segona derivada de Savitzky - Golay que mostra la mitjana dels espectres d'absorció per a les cèl·lules control, amb radioteràpia de megavoltatge (MV) i de quilovoltatge (kV) en presència (+ NP) i absència (-np) de nanopartícules de gadolini (GdNP). Les modificacions bioquímiques induïdes per les nanopartícules brinden nous coneixements sobre l'acció de radiosensibilització d'aquestes nanopartícules en cèl·lules de glioma F98.
Imma Martínez-Rovira, investigadora Marie Curie de l'ALBA y i experta en el desenvolupament de tractaments de radioteràpia innovadors, i Ibraheem Yousef, científic responsable de la línia de llum MIRAS a l' ALBA.
Fig: Segona derivada de Savitzky - Golay que mostra la mitjana dels espectres d'absorció per a les cèl·lules control, amb radioteràpia de megavoltatge (MV) i de quilovoltatge (kV) en presència (+ NP) i absència (- NP) de nanopartícules de gadolini (GdNP). Les modificacions bioquímiques induïdes per les nanopartícules brinden nous coneixements sobre l'acció de radiosensibilització d'aquestes nanopartícules en cèl·lules de glioma F98.
Referències
• I. Martínez-Rovira et al. "Synchrotron-based infrared microspectroscopy study on the radiosensitization effects of Gd nanoparticles at megavoltage radiation energies" Analyst 144, 5511-5520 (2019). DOI: 10.1039/C9AN00792J.
• I. Martínez-Rovira et al. "A synchrotron-based infrared microspectroscopy study on the cellular response induced by gold nanoparticles combined with x-ray irradiations on F98 and U87-MG glioma cell lines" Analyst (2019). DOI: 10.1039/C9AN01109A.
