È innegabile che la storia dell’evoluzione delle società moderne è sempre stata contrassegnata dal progresso tecnico-scientifico che ha permesso realizzazioni che hanno costantemente migliorato la qualità della vita, senza voler ignorare il rovescio della medaglia per gli inevitabili aspetti negativi che le “innovazioni” stesse potevano veicolare.

Le frontiere della scienza, da sempre, non hanno conosciuto limiti e le scoperte più originali e rivoluzionarie sovente sono nate da osservazioni e sperimentazioni che apparentemente sembravano sconfinare nell’improbabile, se non addirittura nella fantascienza.

D’altra parte, se non ci fosse lo stimolo a sconfinare nell’ignoto, con la necessaria arditezza scientifica e speculativa, il “nuovo rivoluzionario” resterebbe nascosto alla conoscenza del genere umano.

Questa in fondo è la sfida che i ricercatori quotidianamente devono affrontare e   portare avanti tra difficoltà tecniche, finanziarie, di competizione, mettendo in conto gli insuccessi e le immancabili delusioni.

Tuttavia, per il ricercatore la sfida dell’ignoto resta la calamita che attrae le sue energie e attenzioni al fine di poter cogliere e interpretare le eventuali “sorprese” che possono permettere realizzazioni clamorose e allo stesso tempo aprire nuove prospettive e visioni nel campo della ricerca.

Rientra in questo “contesto” l’interessante segnalazione del gastroenterologo professor Antonio Ponzetto, in merito ad un filone di ricerca nel campo dell’oncologia sperimentale, che riportiamo integralmente.

Rinnoviamo i ringraziamenti all’Autore per la sua costante ed autorevole collaborazione. Buona lettura (m.b.).

Il diapason e la risonanza. Applicazioni biomediche

Il diapason è noto a tutti, non solo a chi ama la musica. Ogni singolo diapason è costruito per emettere una nota ben precisa: quando lo si percuote inizia a vibrare con una specifica frequenza la quale mette in moto l’aria circostante (figura 1). Questo movimento si trasmette al nostro timpano, il che per noi umani corrisponde a percepire una nota. Se mettiamo un secondo diapason, di uguali dimensioni accanto al primo, la vibrazione si trasmette anche al secondo, che inizia a vibrare con la stessa identica frequenza, per “risonanza”.

Il fenomeno della risonanza si riscontra in moltissime occasioni, per esempio nel dondolare in altalena. Per ottenere l’oscillazione del sistema altalena-bambino si applica una spinta (forza). Il sistema aumenta l’altezza raggiunta dopo ogni spinta, ma solo se la forza è applicata nel momento “giusto”.

Analogamente se applico una forza esterna sulla superficie di una cellula questa inizia ad oscillare con la esatta frequenza imposta dall’esterno, per “risonanza”. Se la spinta è quella “giusta” per quella cellula allora la sua superficie oscillerà con un’ampiezza sempre maggiore ogni volta che si applica la forza, anche se molto modesta. Quale sia la frequenza “giusta” per spingere l’altalena è chiaro a chiunque la spinga, mentre non è facile capire la frequenza adatta per una cellula. Analogamente al sistema altalena-bambino, dipende dalle dimensioni e dalla massa del sistema (per spingere due bambini insieme la forza e la frequenza sono differenti) e dal peso specifico.

Le dimensioni di una cellula le posso misurare guardando la cellula al microscopio, il peso specifico dipende dalla quantità di acqua, che in pratica è quasi il contenuto totale di una cellula. Per approssimazione quindi posso sapere quanta forza applicare. So che deve essere piccolissima, perché la cellula è molto piccola. Ma quale forza? Si può applicare un campo elettromagnetico di intensità comparabile a quella del campo magnetico della terra. In ogni punto della superficie terrestre esiste un campo magnetico pressoché costante, di bassa intensità, che si può facilmente rilevare con l’impiego di una bussola (oggi lo misurano anche certi telefoni cellulari). Inoltre, viviamo in un campo magnetico variabile (con frequenza base di 7,8Herz) determinato dalla presenza attorno al globo terrestre della ionosfera che interagisce con il campo elettrico generato dalle migliaia di fulmini che ogni giorno si scaricano nell’atmosfera. Questo campo magnetico variabile viene chiamato risonanza di Schumann, da nome dello scopritore (1) (figura 2).

Ogni essere vivente si è evoluto e si replica in presenza di questi campi magnetici, che pertanto possiamo considerare connaturati alla vita così come la conosciamo.

Molti uccelli migratori si orientano anche grazie a questi campi magnetici, come le testuggini marine e molti altri esseri viventi. Famosa è la percezione dei campi elettromagnetici posseduta da razze e squali, i quali percepiscono la presenza di una preda dal campo elettromagnetico emesso dalle sue cellule, soprattutto quelle del cuore (il campo elettromagnetico cardiaco in ogni animale è il più intenso).

Pertanto, si può usare una forza fisiologica, quella elettromagnetica a bassissima frequenza, per mettere in risonanza la membrana della cellula.

La cellula scambia continuamente ioni (sodio, potassio, calcio, cloro, ecc.) con l’ambiente esterno. Questi ioni sono tutti dotati di un campo elettrico che ne determina la possibilità di passare o meno attraverso la membrana cellulare tramite gli appositi canali presenti sulla membrana stessa. Possiamo agire su questo campo mediante un campo elettromagnetico non solo a bassa frequenza come detto, ma anche piccolissimo, purché in risonanza perché la cellula è piccolissima. La differenza di concentrazione di ioni fra l’interno e l’esterno delle cellule determina una differenza di potenziale.

Le cellule mature, cioè differenziate, come quelle del muscolo, del cuore, del cervello, hanno una differenza di potenziale elevata, da -70 a -90 millivolt (mV). Al contrario le cellule che si moltiplicano per generarne di nuove, tipicamente le progenitrici dei globuli bianchi e rossi, le cellule staminali dell’intestino, della pelle, dei capelli, hanno bassa differenza di potenziale, circa -20 -30 mV (2). Le cellule che si moltiplicano molto rapidamente, per esempio quelle dei tumori, spesso hanno differenza di potenziale bassissima, anche da -2 a -20 mV (figura 3).

Viene spontaneo ritenere che un modo fisiologico per “convincere” le cellule che si moltiplicano troppo velocemente a “rientrare nei ranghi” consista nel riportare il movimento degli ioni a quello “normale” per una cellula differenziata. Un modo per convincere gli ioni ad entrare nella cellula e ripristinare la differenza di potenziale di quella matura (cioè sana) consiste nell’applicare piccolissimi campi elettromagnetici a bassissima frequenza, simile a quella della risonanza di Schumann, ed a bassissima intensità, dell’ordine di quella del campo terrestre. Centinaia di lavori scientifici hanno dimostrato che una serie di frequenze di questo ordine di grandezza, applicate su linee di cellule tumorali in vitro, sono in grado di inibirne la moltiplicazione (3,4). Siccome ogni ricercatore ha usato una linea cellulare differente e in massima parte di topi, finora non si sa come applicare i risultati ottenuti sulle linee cellulari all’organismo in toto. I lavori condotti sui tumori nei topi ed infine negli umani hanno avuto risultati promettenti in alcuni casi, ma non in altri e ciò perché non si sa quale sia la frequenza di risonanza “giusta” per ogni tipo di cellula (5-8).

Gli studi scientifici finora pubblicati hanno dimostrato che è possibile ridurre la dimensione del tumore in alcuni casi, ma senza spiegare il perché e ciò ha reso impossibile valutare la possibilità di utilizzare su vasta scala questa modalità terapeutica (5-8). Una speranza viene dalle ricerche del professor Umberto Lucia e dei suoi collaboratori del Politecnico e dell’Università di Torino. Il gruppo ha individuato un meccanismo di risonanza che permette di sapere quale frequenza e quale intensità di campo inibiscono QUELLA cellula di QUEL tumore (9).

L’applicazione di questa scoperta in vitro ha dimostrato che si può inibire selettivamente la crescita delle cellule tumorali utilizzando una ben precisa frequenza, che non interferisce con le cellule sane (10,11). Questa tecnica apre la porta alla sperimentazione su tumori in modelli animali ed in futuro nell’uomo con una terapia priva di effetti collaterali.

Antonio Ponzetto

Bibliografia

1-https://it.wikipedia.org/wiki/Risonanza_Schumann

2-Levin M, Selberg J, Rolandi M. Endogenous Bioelectrics in Development, Cancer, and Regeneration: Drugs and Bioelectronic Devices as Electroceuticals for Regenerative Medicine. iScience. 2020; 22:519-533. https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.11.023

3-Berg H, Günther B, Hilger I, Radeva M, Traitcheva N, Wollweber L. Bioelectromagnetic field effects on cancer cells and mice tumors. Electromagn Biol Med. 2010;29(4):132-43. doi: 10.3109/15368371003776725. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21062126

4-Tatarov I, Panda A, Petkov D, Kolappaswamy K, Thompson K, Kavirayani A, et al. Effect of magnetic fields on tumor growth and viability. Comparative Med 2011; 61:339-345

5-Novikov, VV, Novikov G, Fesenko EE. Effect of weak combined static and extremely low-frequency alternating magnetic fields on tumor growth in mice inoculated with the Ehrlich ascites carcinoma. Bioelectromagnetics. 2009; 30: 343.351.http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bem.20487/abstract

6-Cameron M, Markov MS, Hardmann WE. Optimization of a therapeutic electromagnetic field (EMF) to retard breast cancer tumor growth and vascularity. Cancer Cell Int 2014;14: 125. doi: 10.1186/s12935-014-0125-5. eCollection 2014. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4272545/

7- Zimmerman JW, Jimenez H, Pennison MJ, Brezovich I, Morgan D, Mudry A, et al. Targeted treatment of cancer with radiofrequency electromagnetic fields amplitude-modulated at tumor-specific frequencies. CHINESE J CANCER 2013,32: 573- 581. doi: 10.5732/cjc.013.10177.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24206915

8- Costa FP, de Oliveira AC, Meirelles R, Machado MC, Zanesco T, Surjan R, et al. Treatment of advanced hepatocellular carcinoma with very low levels of amplitude-modulated electromagnetic fields. Br J Cancer. 2011;105(5):640-8. doi: 10.1038/bjc.2011.292. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21829195

9-Lucia U, Grisolia G, Ponzetto A, Deisboeck TS. Thermodynamic considerations on the role of heat and mass transfer in biochemical causes of carcinogenesis. Phys. Stat. Mech. Appl.2018; 490.1164–1170. (doi: 10.1016/j.physa.2017.08.075

10-Lucia U, Grisolia G, Ponzetto A, Bergandi L, Silvagno F. Thermomagnetic resonance affects cancer growth and motility. R Soc. Open Sci. 2020;7: 200299. http://dx.doi.org/10.1098/rsos.200299

11- Bergandi L, Lucia U, Grisolia G, Granata R, Gesmundo I, Ponzetto A, et al. The extremely low frequency electromagnetic stimulation selective for cancer cells elicits growth arrest through a metabolic shift. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell. Res. 2019; 1866:1389–1397. doi: 10.1016/j.bbamcr.2019.05.00.