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I campi elettromagnetici pulsati a bassa intensità e frequenza alterano selettivamente la vitalità delle cellule del cancro al seno

I campi elettromagnetici pulsati a bassa intensità e frequenza alterano selettivamente la vitalità delle cellule del cancro al seno

PLoS uno.2013 settembre 11;8(9):e72944.  doi: 10.1371/journal.pone.0072944. eCollezione 2013.

Sara Crocetti 1, Christian Beyer , Grinta Schade , Marcel Egli , Jürg Fröhlich , Alfredo Franco-Obregon

Affiliazione

  • 1Dipartimento di Scienze Ambientali, Università di Siena, Siena, Italia; Istituto di Biomeccanica, Politecnico Federale Svizzero (ETH), Zurigo, Svizzera.

Astratto

Introduzione: Uno svantaggio comune di molte terapie antitumorali è la non specificità nell'azione di uccisione. Abbiamo studiato il potenziale dei campi elettromagnetici pulsati (PEMF) a bassissima intensità e frequenza per uccidere le cellule del cancro al seno. I nostri criteri per accettare questa tecnologia come approccio terapeutico potenzialmente valido erano: 

1) citotossicità per le cellule del cancro al seno e; 

2) che i campi progettati si sono rivelati innocui per le classi cellulari sane che sarebbero state esposte ai PEMF durante il trattamento clinico.

Metodi: le cellule di cancro al seno MCF7 e le loro controparti normali, le cellule MCF10, sono state esposte a PEMF e indici citotossici misurati al fine di progettare paradigmi PEMF che uccidono al meglio le cellule di cancro al seno. I parametri PEMF testati sono stati: 

1) frequenze comprese tra 20 e 50 Hz; 

2) intensità comprese tra 2 mT e 5 mT e; 

3) durate di esposizione che vanno da 30 a 90 minuti al giorno per un massimo di tre giorni per determinare i parametri ottimali per l'uccisione selettiva delle cellule tumorali.

Risultati: Abbiamo osservato una finestra discreta di vulnerabilità delle cellule MCF7 ai PEMF di frequenza 20 Hz, magnitudo 3 mT e durata dell'esposizione di 60 minuti al giorno. Il danno cellulare accumulato in risposta ai PEMF è aumentato nel tempo e ha acquisito importanza dopo tre giorni di esposizione giornaliera consecutiva. Al contrario, i parametri PEMF determinati per essere più citotossici per le cellule MCF-7 del cancro al seno non erano dannose per le cellule MCF-10 normali.

Conclusione: sulla base dei nostri dati, sembra che le strategie antitumorali basate su PEMF possano rappresentare un nuovo approccio terapeutico per trattare il cancro al seno senza influenzare i tessuti normali in un modo non invasivo e potenzialmente combinabile con i trattamenti antitumorali esistenti.

Dichiarazione di conflitto di interessi

Interessi conflittuali:Uno degli autori, Grit Shade, è un dipendente di Amphasys, la società che ha fornito agli autori il prototipo del citometro a flusso a impedenza utilizzato per condurre alcuni degli esperimenti nel manoscritto. GS ha fornito solo supporto tecnico. Non ci sono brevetti, prodotti in fase di sviluppo o prodotti commercializzati da dichiarare. Ciò non altera l'adesione degli autori a tutte le politiche di PLOS ONE sulla condivisione di dati e materiali.

     Figure 1. Trypan blue detection of dead cells after exposure to PEMFs for 3 consecutive days. (A) The percentage dead MCF-7 and MCF-10 cells after exposure to 2, 3 or 5 mT PEMFs at a frequency of 20 Hz for 60 minutes a day for three days. MCF7 breast cancer cell viability was significantly reduced by exposure to PEMFs relative to unexposed samples (controls) or MCF-10 cells (P-values, left to right: 0.02857, 0.00004, 0.02857). (B) Cells treated with PEMFs (3 mT at 20 Hz) for 30, 60 or 90 minutes per day for 3 consecutive days. The histogram depicts the percentage of dead cancer cells relative to unexposed (control) samples (((PEMFs exposed trypan blue positive cells - unexposed trypan blue positive cells)/unexposed trypan blue positive cells))/total cells). Sixty minutes exposures to 3 mT PEMFs significantly increased MCF7 cancer cell death, whereas shorter (30 minutes) or longer (90 minutes) exposure durations exerted smaller effects (P-values, left to right: 0.03175, 0.00004, 0.00015). Values represent the averages of at least 4 independent experiments (n = 4, 12, 4 for 2, 3 and 5 mT, respectively; n =  5, 12, 8 for 30, 60 and 90 minutes, respectively) for MCF7 cells (average ± SD). A total of 5 independent experiments (average ± SD) is provided for MCF-10 cells for all conditions. MCF10 were unresponsive to PEMFs (3 mT, 60 minutes per day for three days) (also see Figure S3). 50 Hz PEMFs (3 mT for 60 minutes a day for three days) was less effective at killing MCF-7 cells (see Figure S2). The potential recovery of MCF-7 cancer cells following PEMF treatment is addressed in Figure S6.


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