Violet light induces apoptosis via the reactive oxygen species-mitochondrial signaling pathway in chordoma

Immaginate un mostro testardo e a crescita lenta chiamato cordoma. È un raro tumore osseo che ama nascondersi in profondità nella colonna vertebrale o nel cranio, spesso crescendo così tanto e intrecciandosi con i nervi prima che qualcuno se ne accorga che i chirurghi non riescono a estirparlo del tutto. Una volta che è lì, è difficile sconfiggerlo con le armi standard come la radioterapia o la chemioterapia; spesso dice semplicemente: "No, io resto," e ritorna.

Ma cosa succederebbe se potessimo colpirlo con un colore specifico di luce? È esattamente ciò che un team di ricercatori dell'Università di Tokushima e del Centro Oncologico di Shizuoka ha deciso di testare. Non hanno usato un laser gigante o un maglio; hanno usato il bagliore delicato e a bassa potenza di un LED, una sorta di luce notturna molto specifica per le cellule.

Il test del colore: trovare il proiettile magico

Gli scienziati hanno allestito un piccolo esperimento con due tipi di cellule di cordoma (chiamate MUG-chor1 e U-CH1). Hanno fatto risplendere su di esse quattro diversi colori di luce: rosso, verde, blu e violetto.

Pensate alle cellule come a piccole fabbriche. I ricercatori volevano vedere quale colore di luce avrebbe fatto smettere di funzionare la fabbrica.

• Luci rosse, verdi e blu? Alle cellule non importava molto. Continuavano a lavorare, a dividersi e a crescere quasi come se le luci non ci fossero nemmeno.
• Luce violetta? Questo è stato il punto di svolta. Quando le cellule sono state immerse nella luce violetta (specificamente con un picco a 405 nm), hanno iniziato ad andare in panico. Più tempo passavano nel bagliore violetto, più rallentavano. Dopo 24 ore di esposizione, il tasso di sopravvivenza delle cellule è sceso a circa il 40%. Si tratta di un calo enorme rispetto agli altri colori, che hanno appena fatto un accenno.

I ricercatori hanno anche aumentato la luminosità della luce violetta a 0,7, 0,9 e 1,7 mW/cm². Hanno scoperto che più la luce era intensa (fino a 1,7 mW/cm²), più le cellule faticavano a sopravvivere. È stato un effetto "dose-dipendente" evidente: più luce significava più problemi per il tumore.

Come la luce vince: la bomba dello "stress ossidativo"

Quindi, come può una delicata luce violetta abbattere un tumore così tenace? Non li brucia con il calore. Il team ha controllato la temperatura e ha scoperto che, anche dopo 24 ore di esposizione, le cellule si sono scaldate di circa solo 1°C rispetto alla stanza in cui si trovavano. È essenzialmente la stessa temperatura di una tazza di tè lasciata su un bancone. Quindi, non è stato un attacco termico; è stato un attacco chimico.

Ecco la parte interessante: la luce violetta ha agito come l'innesco per una bomba chimica all'interno della cellula chiamata Specie Reattive dell'Ossigeno (ROS).

• L'analogia: Immaginate che la cellula sia una tranquilla biblioteca. La luce violetta è come qualcuno che lancia una manciata di bombe di coriandoli (ROS) nella stanza. Improvvisamente, la biblioteca diventa caotica. I coriandoli (ROS) iniziano a danneggiare gli scaffali e i libri.
• Il danno: I ricercatori hanno visto che la luce violetta causava un enorme picco di queste "bombe di coriandoli" in tutta la cellula, ma specialmente all'interno dei mitocondri. I mitocondri sono le centrali elettriche della cellula. Quando le bombe di coriandoli colpiscono la centrale elettrica, le luci sfarfallano, la produzione di energia crolla e l'intero sistema inizia a fallire.

Il colpo finale: il pulsante di autodistruzione della cellula

Una volta danneggiati i mitocondri, la cellula non si arrende semplicemente; preme il pulsante di autodistruzione. Questo processo è chiamato apoptosi, o morte cellulare programmata.

• La luce violetta ha fatto sì che la "centrale elettrica" della cellula rilasciasse una proteina chiamata citocromo c.
• Questo rilascio ha attivato una reazione a catena di enzimi chiamati caspasi (specificamente la caspasi-9).
• Pensate alle caspasi come alle forbici che tagliano i sistemi di supporto vitale della cellula. Una volta che hanno iniziato a tagliare, la cellula non poteva più fermarsi. Si è arrotondata, è andata alla deriva e poi è morta.

Il team ha dimostrato questo usando un pulsante speciale di "stop". Hanno aggiunto una sostanza chimica chiamata Z-VAD che blocca le caspasi. Quando hanno fatto questo, la luce violetta non poteva più uccidere le cellule! Le cellule sono sopravvissute! Questo ha dimostato che la luce uccide le cellule specificamente attivando la catena di forbici delle caspasi.

Hanno anche usato un'altra sostanza, il NAC, che agisce come un aspirapolvere per le "bombe di coriandoli" (ROS). Quando hanno usato il NAC, la luce violetta ha perso il suo potere. Le cellule non sono morte. Ciò ha confermato che le "bombe di coriandoli" (ROS) erano il primo passo essenziale che portava al fallimento dei mitocondri e alla morte della cellula.

E per quanto riguarda il movimento e l'invasione?

I tumori sono spaventosi perché non stanno solo fermi; si muovono e invadono altri tessuti. I ricercatori hanno testato se la luce violetta fermasse la migrazione (movimento) o l'invasione (rottura delle barriere) delle cellule di cordoma.

• Migrazione: In un test di "guarigione delle ferite", in cui osservavano quanto velocemente le cellule si muovevano per riempire un vuoto, il gruppo sottoposto a luce violetta si muoveva molto più lentamente del gruppo normale.
• Invasione: In un test in cui le cellule cercavano di strisciare attraverso una rete resistente (Matrigel), il gruppo sottoposto a luce violetta è stato bloccato sul colpo. Semplicemente non riuscivano a passare.

Il limite e il futuro

Quindi, è una cura magica? Il documento suggerisce che sia un nuovo approccio molto promettente, ma ci sono dei grandi "ma".

• Il problema della profondità: La luce violetta è ottima per uccidere le cellule, ma è una viaggiatrice timida. Può penetrare solo circa 1 mm nella pelle. I cordomi, tuttavia, si trovano spesso in profondità nel corpo, vicino alla colonna vertebrale o al cranio. Non puoi semplicemente puntare una torcia sulla schiena e aspettarti che raggiunga il tumore.
• La soluzione? Gli autori suggeriscono che, invece di far risplendere la luce dall'esterno, i medici potrebbero un giorno impiantare un minuscolo LED wireless dentro il corpo, proprio accanto al tumore, dopo l'intervento chirurgico. Questo permetterebbe alla luce di fare il suo lavoro senza dover viaggiare attraverso chilometri di pelle e muscoli.
• Lo stato attuale: Al momento, tutto questo avviene in vitro, il che significa che è accaduto in una capsula di Petri in un laboratorio. I ricercatori sono molto chiari nel dire che questa è una "suggestione" di un nuovo percorso, non una cura finita. Devono testarlo in animali viventi (in vivo) per vedere se funziona in un vero corpo.

In sintamente

Questo studio suggerisce che la luce violetta (405 nm) può essere un'arma potente contro le cellule di cordoma creando un caos chimico (ROS) che rompe la centrale elettrica della cellula e la costringe all'autodistruzione. Non è una bruciatura da calore e non è una bacchetta magica che funziona dall'esterno del corpo (ancora). Ma per un tumore che di solito è difficile da trattare e difficile da rimuovere, l'idea di usare una piccola fonte di luce impiantabile per completare il lavoro è una nuova possibilità affascinante che gli scienziati sono ora ansiosi di esplorare ulteriormente.