La fisica per la diagnosi dei tumori ossei

Una collaborazione tra l’istituto di biofisica del Cnr e il Dipartimento di ricerca traslazionale e delle nuove tecnologie in medicina e chirurgia della Università di Pisa ha permesso di dimostrare che la spettroscopia Raman, una tecnica scoperta dal fisico indiano Chandrasekhara Raman e utilizzata da fisici e chimici per indagare la materia, è in grado di diagnosticare i vari livelli di malignità del condrosarcoma, termine con il quale si indicano diversi tipi di tumore osseo che hanno origine da cellule trasformate della cartilagine.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Scientific Reports dell’editore Nature è stata realizzata da Mario D’Acunto dell’Istituto di biofisica del Cnr (Cnr-Ibf) di Pisa, primo firmatario della pubblicazione, e dai professori Alessandro Franchi, Raffaele Gaeta e Rodolfo Capanna del Dipartimento di ricerca traslazionale e delle nuove tecnologie in medicina e chirurgia della Università di Pisa. In particolare, il contributo dell’Istituto di biofisica è stato quello di applicare la spettroscopia Raman ai campioni di condrosarcoma forniti dai medici. La tecnica della spettroscopia Raman ha richiesto all’Istituto di biofisica anche un uso massiccio della statistica multivariata, in particolare, la Principal analysis components e la Linear discriminant analysis, tecniche statistiche che hanno permesso di classificare in modo univoco i vari gradi di malignità del condrosarcoma. Non solo, queste tecniche statistiche hanno anche permesso di discriminare tra il grado 1 di malignità del condrosarcoma e l’Encondroma, questi ultimi, tessuti tumorali benigni del condrosarcoma.

Esempio di identificazione di idrossiapatite in calcificazione di Condorsarcoma di grado 1: a sinistra una immagine della morfologia e a destra la corrispondente mappa biochimica intorno a picco identificativo dell’idrossiapatite

La spettroscopia Raman è una tecnica che utilizza la luce laser per illuminare i campioni oggetto della ricerca, e raccogliere la luce emessa dalle vibrazioni molecolari dei campioni stessi, attraverso un processo fisico che assomiglia molto al processo che rende il nostro cielo di colore blu.
Quando applicata alla diagnosi oncologica, la spettroscopia Raman permette di evidenziare le differenze biochimiche tra i tessuti sani e tumorali e quindi permette di classificare i vari gradi di malignità del condrosarcoma. L’utilizzo della spettroscopia Raman, da parte di Cnr-Ibf, ha inoltre permesso di evidenziare diversi processi legati al tumore, come i processi di degradazione della cartilagine e la progressiva proliferazione cellulare man mano che il grado di malignità del condrosarcoma aumentava. Sebbene si tratti di un tumore osseo poco diffuso, il condrosarcoma non può essere trattato con la chemioterapia, ma richiede generalmente l’intervento chirurgico. Una valutazione precisa del grado di malignità è fondamentale per i successivi trattamenti clinici e secondo i risultati di questa ricerca, la diagnosi del condrosarcoma potrà avvalersi di un nuovo importante strumento. Futuri studi, già previsti dagli autori della pubblicazione, saranno tesi a evidenziare ulteriori punti critici della diagnosi del condrosarcoma e a rendere la tecnica di più facile utilizzo per i medici.