Sapere Scienza

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Un’ALA di aiuto

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Alcuni tumori superficiali, per esempio i melanomi, possono essere trattati con un approccio poco invasivo noto come terapia fotodinamica o (PDT dall’inglese photodynamic therapy) e basato sulle proprietà fotochimiche di alcune molecole.

 

La terapia fotodinamica

La PDT o fototerapia è un trattamento che utilizza dei farmaci un po’ speciali, chiamati agenti fotosensibilizzanti, che impiegati unitamente con la luce sono in grado di uccidere le cellule tumorali. Il meccanismo di funzionamento di questa accoppiata è piuttosto semplice: il fotosensibilizzatore (PS) viene somministrato al paziente e si distribuisce fra le cellule incluso, e a volte principalmente, quelle tumorali. A questo punto interviene la luce del giusto colore o, per dirla in scientifichese, della opportuna lunghezza d’onda, che accende la molecola.

Accendere il fotosensibilizzatore significa portarlo dallo stato fondamentale a quello eccitato, obbligarlo cioè a incamerare più energia del normale. Questo stato eccitato tende a tornare rapidamente al suo stato fondamentale reagendo rapidamente con le molecole di ossigeno che si trovano nel loro stato fondamentale (nella forma detta di ossigeno tripletto e rappresentato come 3O2) che si trovano nei pressi a cui il fotosensibilizzatore trasferisce l’energia in eccesso. Si forma così uno stato eccitato dell’ossigeno, noto come ossigeno singoletto (1O2), che a sua volta è estremamente reattivo e che non aspetta altro che trasferire la propria energia in eccesso a qualche altra entità chimica a una distanza massima di un paio di millesimi di millimetro.

 

I bersagli biologici

Ci sono diversi bersagli biologici che possono essere colpiti dall’ossigeno singoletto e che possono iniziare la cascata di eventi dannosi per una cellula. Fra questi ci sono gli aminoacidi aromatici e quelli contenenti zolfo presenti nelle proteine, i lipidi insaturi e gli steroidi contenuti nelle pareti delle cellule, e le basi azotate che formano gli acidi nucleici come il DNA. Quando questi bersagli vengono colpiti da 1O2, le conseguenze per la cellula sono mortali e - se queste cellule sono cancerose - la terapia fotodinamica diventa una terapia anticancro. È una terapia che è limitata alle forme tumorali che si sviluppano in tessuti che possono essere illuminati; però quando applicabile è molto efficace.

Per poter essere efficace il fotosensibilizzatore deve essere in grado di assorbire la luce che, fra tutti i colori, riesce a penetrate in maggiore profondità attraverso la nostra cute. Se vi state chiedendo qual è, è solo perché non vi ricordate quello che accade illuminando la vostra mano: emerge solo la luce rossa, perché è quella che riesce ad attraversare lo spessore maggiore, mentre tutti gli altri colori vengono assorbiti. Illuminando la porzione di un tumore della pelle, per esempio un melanoma, in un paziente a cui è stato somministrato un PS, con luce rossa si produrrà localmente una quantità di ossigeno singoletto tale che ucciderà le cellule illuminate, incluso quelle tumorali.

 

Quali fotosensibilizzatori si usano in fototerapia?

Esistono molecole prodotte in laboratorio che vengono utilizzate come farmaci fotosensibilizzatori e commercializzate ormai da parecchi anni. Una molecola di grande interesse da utilizzare come PS è però fortunatamente prodotta dal nostro corpo. Si tratta della Protoporfirina IX (PpIX) che però viene prodotta nel nostro organismo in piccole quantità. Si tratta infatti del prodotto di una reazione enzimatica che viene poi consumato immediatamente dalla reazione enzimatica successiva che utilizza la PpIX come reagente. Per incrementarne la quantità disponibile nel nostro corpo se ne stimola la produzione fornendo all’organismo il suo precursore, una sostanza cioè che è necessaria per la sintesi della PpIX. Questa molecola si chiama acido α-aminolevulinico o ALA ed è una molecola normalmente presente nel nostro corpo. Somministrando ALA in eccesso dall’esterno è possibile indurre un incremento generalizzato della quantità di PpIX nel nostro corpo.

Ci sono ancora molte cose che possono essere migliorate e un certo numero di attenzioni che devono essere mantenute nella PDT, ma l’approccio terapeutico che usa la luce per curare i tumori ha certamente spiccato il volo, anche grazie all’uso dell’ALA.

Massimo Trotta

Massimo è chimico e svolge la sua attività di ricerca presso il Consiglio Nazionale delle Ricerche. Si occupa di fotosintesi e delle sue applicazioni ambientali.

copertina   settembre-ottobre 2018

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