Effetti dell'esposizione a campi elettrici pulsati ultra brevi sulle
cellule di glioblastoma
Arianna Casciati ,
1, † Mirella Tanori ,
1, †
Isabella Gianlorenzi ,
2Elena Rampazzo ,
3, 4 Luca
Persano ,
3, 4Giampietro Viola ,
3, 4Alice Cani ,
3, 4Silvia Bresolin ,
3, 4Carmela
Marino ,
1 Mariateresa Mancuso ,
1, * e Caterina Merla 1,
*
Benedetta Cinque, Redattrice accademica e Paola Palumbo, Redattrice accademica
Informazioni sull'autore
Note sull'articolo Informazioni su copyright e licenza Disclaimer
1 Agenzia Nazionale per l'Energia, le Nuove Tecnologie e lo Sviluppo Economico
Sostenibile (ENEA), Divisione Tecnologie per la Protezione della Salute, Via Anguillarese
301, 00123 Roma,
Italia; ti.aene@itaicsac.annaira (AC); ti.aene@ironat.allerim (MT); ti.aene@oniram.alemrac
(CM)
2 Dipartimento di Scienze Ecologiche e Biologiche, Università della Tuscia, Largo
dell'Università, snc, 01100 Viterbo, Italia; ti.liamtoh@3961allebasi
3 Dipartimento di Salute della Donna e dell'Infanzia (SDB), Università di Padova, via
Giustiniani 3, 35128 Padova,
Italia; ti.dpinu@ozzapmar.anele (ER); ti.dpinu@onasrep.acul (LP); ti.dpinu@1.aloiv.orteip
maig (GV); ti.efinu@aclanc (AC); ti.dpinu@niloserb.aivlis (SB)
4 Divisione di Ematologia Pediatrica, Oncologia e Terapia Ematopoietica Cellulare e
Genica, Istituto di Ricerca Pediatrica (IRP), Corso Stati Uniti 4, 35127 Padova, Italia
* Corrispondenza: ti.aene@osucnam.aseretairam (MM); ti.aene@alrem.aniretac (CM)
† Questi autori hanno contribuito in egual modo a questo lavoro.
Dati associati
Materiali supplementari
ijms-23-03001-s001.zip (203K)
GUID: 07E5B9E0-EA02-40D4-96F8-6BDFEB4C3A99
Dichiarazione sulla disponibilità dei dati
Tutti i dati sono elencati in tabelle o presentati in figure nel testo principale o
nei Materiali Supplementari .
Inoltre, i dati sull'espressione genica generati
all'interno di questo studio sono stati depositati nel database GEO sotto il numero di
adesione della serieGSE195506 e sono accessibili senza restrizioni.
ASTRATTO
Il glioblastoma multiforme (GBM) è il tumore al cervello più comune negli
adulti. Il GBM parte da una piccola frazione di cellule staminali tumorali
(CSC) scarsamente differenziate e aggressive, responsabili della
proliferazione e dell'invasione aberranti. A causa dell'estrema eterogeneità
del tumore, le terapie effettive forniscono scarsi risultati positivi e i tumori
di solito si ripresentano. Pertanto, sono necessari approcci alternativi,
possibilmente rivolti alle CSC, contro il GBM. Tra le terapie emergenti, i
campi elettrici pulsati ultracorti (PEF) ad alta intensità sono considerati
estremamente promettenti e i nostri risultati precedenti hanno dimostrato
la capacità di uno specifico protocollo di impulsi elettrici di influenzare
selettivamente le CSC del medulloblastoma preservando le cellule
normali. Qui, abbiamo testato lo stesso protocollo di esposizione per
studiare la risposta delle cellule GBM U87 e delle neurosfere derivate da
U87. Analizzando diversi endpoint biologici in vitro e sfruttando le analisi
trascrittomiche e bioinformatiche, abbiamo scoperto che,
indipendentemente dal contenuto di CSC, l'esposizione al PEF influenzava
la proliferazione cellulare e regolava in modo differenziato l'ipossia,
l'infiammazione e i checkpoint P53/ciclo cellulare. L'esposizione al PEF ha
anche ridotto significativamente la capacità di formare nuove neurosfere e
inibito il potenziale di invasione. È importante sottolineare che,
esclusivamente nelle neurosfere U87, l'esposizione al PEF ha cambiato
l'espressione dei geni di derivazione/differenziazione. I nostri risultati
confermano questo stimolo fisico come un trattamento promettente per
destabilizzare il GBM, aprendo la possibilità di sviluppare terapie efficaci
mediate da PEF. L'esposizione al PEF ha influito sulla proliferazione
cellulare e ha regolato in modo differenziale l'ipossia, l'infiammazione e i
checkpoint P53/ciclo cellulare. L'esposizione al PEF ha anche ridotto
significativamente la capacità di formare nuove neurosfere e inibito il
potenziale di invasione. È importante sottolineare che, esclusivamente
nelle neurosfere U87, l'esposizione al PEF ha cambiato l'espressione dei
geni di derivazione/differenziazione. I nostri risultati confermano questo
stimolo fisico come un trattamento promettente per destabilizzare il GBM,
aprendo la possibilità di sviluppare terapie efficaci mediate da
PEF. L'esposizione al PEF ha influito sulla proliferazione cellulare e ha
regolato in modo differenziale l'ipossia, l'infiammazione e i checkpoint
P53/ciclo cellulare. L'esposizione al PEF ha anche ridotto
significativamente la capacità di formare nuove neurosfere e inibito il
potenziale di invasione. È importante sottolineare che, esclusivamente
nelle neurosfere U87, l'esposizione al PEF ha cambiato l'espressione dei
geni di derivazione/differenziazione. I nostri risultati confermano questo
stimolo fisico come un trattamento promettente per destabilizzare il GBM,
aprendo la possibilità di sviluppare terapie efficaci mediate da PEMF.
Conclusioni
Il nostro set di dati è stato ottenuto analizzando diversi endpoint, cioè
vitalità cellulare, permeabilizzazione cellulare, generazione di ROS,
perturbazione del ciclo cellulare e test funzionali. L'evidenza suggerisce
che il trattamento con PEF-5 su popolazioni di cellule GBM U87 omogenee
e più eterogenee ha un effetto significativo. L'esposizione a PEF-5 ha inibito
i potenziali clonogenici e di invasione nelle cellule U87 ML e NS, riducendo
la capacità di formare nuove neurosfere e trasmigrare in vitro. Questa
esposizione ha influenzato sostanzialmente il destino delle CSC e ha influito
in modo specifico sulla loro proliferazione regolando in modo differenziato
i checkpoint del ciclo cellulare mediante i processi di trasduzione del
segnale ROS. Questo stimolo fisico è facilmente modificabile in termini di
numero di impulsi erogati e grado di intensità e frequenza di ripetizione, e
questa tecnica potrebbe essere adattata per colpire specifiche cellule
tumorali per ottimizzare la terapia personalizzata insieme alle terapie
oncologiche convenzionali. La PEF rappresenta quindi un approccio
terapeutico promettente per pretrattare le CSC e le cellule tumorali,
riducendo le dosi di radio o chemioterapia e aiutando a prevenire la
ricaduta del tumore.
