Abstract
Il tumore del distretto testa-collo è il sesto tipo di tumore più comune al mondo, con un tasso di sopravvivenza a 5 anni di circa il 50%; ciò è dovuto a una scarsa risposta ai trattamenti antitumorali standard come chemioterapia e radioterapia (RT). La chirurgia combinata con RT adiuvante e/o chemioterapia rappresenta lo standard di cura, ma nel caso dei carcinomi squamocellulari (SCC), i pazienti spesso manifestano notevoli complicazioni legate ai trattamenti, mostrando al contempo alti tassi di recidiva dovuti alla resistenza alla RT. Inoltre, i pazienti sottoposti a RT presentano alterazioni della normale fisiologia dei tessuti molli e duri orali, che portano a mucosite, malattia parodontale, carie e alterazione complessiva della struttura dentale, che compromettono ulteriormente la nutrizione, la capacità di parlare e le relazioni sociali. La potenziale applicazione di terapie alternative e/o adiuvanti (ad esempio, plasma freddo, “cold atmospheric plasma” CAP) per il trattamento dei tumori di testa e collo è altamente giustificata per ridurre l'impatto della RT tradizionale sulla salute orale e migliorare il tasso di sopravvivenza e la qualità di vita dei pazienti. Il plasma freddo atmosferico è definito come il quarto stato della materia ed è un gas parzialmente o completamente ionizzato che reagisce con l'ambiente creando una miscela di componenti attivi: elettroni, ioni, radicali e fotoni energetici. Recentemente, il CAP è stato studiato in diverse applicazioni mediche, come la coagulazione del sangue, la disinfezione e la guarigione delle ferite, e per l'eradicazione selettiva delle cellule tumorali, con conseguenze minori o irrilevanti sulle cellule sane. Nonostante i promettenti effetti del CAP come agente antitumorale, si sa ancora molto poco sulla sua applicazione nel campo della terapia dei tumori di testa e collo e sui suoi effetti sulle risposte cellulari e sugli effetti correlati al cavo orale. Di conseguenza, questo progetto mira a una valutazione completa degli effetti biologici, biochimici e ultramorfologici del CAP su SCC e linee cellulari normali e tessuti dentali. Nello specifico, il CAP sarà applicato come terapia a sé stante o in combinazione con la RT come trattamento adiuvante (saranno valutate sia l'applicazione del CAP prima che quella dopo la RT). Gli effetti di queste modalità di trattamento in termini di vitalità cellulare, morfologia cellulare e attività delle metalloproteinasi della matrice nella dentina saranno confrontati con gli effetti della sola RT, così come con nessun trattamento (controllo), con l'obiettivo di standardizzare un protocollo clinico per ridurre gli effetti avversi della RT e migliorare la suscettibilità dei tumori testa-collo al trattamento, ma anche per valutare la possibilità di personalizzare la terapia antitumorale CAP.
Risultati raggiunti
Il carcinoma della testa e del collo (Head and Neck Cancer, HNC) rappresenta il sesto tumore più frequente al mondo, con una sopravvivenza a cinque anni di circa il 50%, dovuta principalmente alla limitata efficacia di chemioterapia e radioterapia (RT). Il trattamento standard prevede chirurgia associata a RT e/o chemioterapia; tuttavia, nei carcinomi a cellule squamose (SCC) sono frequenti complicanze correlate ai trattamenti e alte percentuali di recidiva dovute alla radioresistenza. La RT altera inoltre la fisiologia dei tessuti molli e duri del cavo orale, causando mucosite, malattia parodontale, carie e danni strutturali ai denti, con ripercussioni su alimentazione, fonazione e qualità della vita. In questo contesto, il plasma atmosferico freddo (Cold Atmospheric Plasma, CAP) rappresenta una promettente strategia terapeutica adiuvante per ridurre gli effetti collaterali della RT e migliorare la prognosi dei pazienti. Il plasma è un gas parzialmente o completamente ionizzato che genera, a temperatura ambiente, specie reattive costituite da elettroni, ioni, radicali e fotoni energetici capaci di interagire con i bersagli biologici. Nonostante le sue promettenti proprietà antitumorali, il suo impiego nell’HNC e i relativi meccanismi d’azione sono ancora poco conosciuti. Il progetto “Therapeutical effects of Cold Atmospheric Plasma in Head And Neck Cancer and oral hEalth preservation – C.H.A.N.C.E.” ha valutato gli effetti biologici del CAP su tessuti molli e duri del cavo orale e su linee cellulari di HNC, al fine di verificarne in vitro il potenziale come terapia adiuvante antitumorale e come agente protettivo dei tessuti dentali nei pazienti sottoposti a RT. Al progetto hanno partecipato tre unità operative con competenze complementari (Università di Bologna – coordinatore del progetto, PI Prof. Lorenzo Breschi; Università “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara; Università di Foggia). Il CAP è stato applicato a tre linee cellulari di HNC (HSC-2, HSC-3 e FaDu) e a fibroblasti gengivali umani normali mediante un dispositivo mobile a getto di plasma. I risultati hanno dimostrato un’inibizione significativa e dose-dipendente della proliferazione delle cellule tumorali, accompagnata da alterazioni morfologiche e risposte di stress cellulare, con effetti minimi sulle cellule sane. A livello molecolare, il trattamento ha modulato regolatori chiave della transizione epitelio-mesenchimale e del ciclo cellulare, favorendo un fenotipo meno invasivo e meno proliferativo. Parallelamente, gli effetti del CAP sui tessuti dentali sono stati studiati nel contesto della RT mediante microscopia elettronica a scansione (SEM), zimografia in situ e zimografia su gelatina per valutare l’attività delle metalloproteinasi della matrice (MMP-2 e MMP-9). L’analisi ultrastrutturale ha confermato che il CAP non altera l’integrità della dentina. Inoltre, è stato dimostrato che la RT aumenta l’attività di MMP-2 e MMP-9, favorendo la progressione della carie e la degradazione dell’interfaccia resina-dentina, mentre il trattamento con CAP riduce significativamente tale attività, contrastando gli effetti della radiazione. Nel complesso, il progetto fornisce solide evidenze precliniche a sostegno del CAP come agente antitumorale selettivo nell’HNC e come possibile strumento di prevenzione delle complicanze dentali indotte dalla RT. Oltre a caratterizzarne gli effetti biologici, lo studio ha iniziato a chiarirne i meccanismi d’azione, evidenziando l’induzione di risposte di stress cellulare, la modulazione di marcatori della transizione epitelio-mesenchimale, dei regolatori del ciclo cellulare e dell’attività delle MMP. I risultati sono stati pubblicati su riviste internazionali peer-reviewed ad accesso aperto e presentati in congressi nazionali e internazionali, costituendo una solida base scientifica per futuri studi traslazionali finalizzati allo sviluppo di applicazioni cliniche del CAP.Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Lorenzo Breschi
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Biomediche e Neuromotorie
Coordinatore:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)
Contributo totale di progetto: Euro (EUR) 199.835,00
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 73.564,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
16/10/2023
Data di fine:
28/02/2026
