Identificare e misurare in 3D il nucleo di singole cellule tumorali con l’utilizzo di tecniche avanzate di microscopia senza l’utilizzo di coloranti chimici e, dunque, senza alterarlo.
E’ il risultato messo a segno da uno studio internazionale, guidato da ricercatori italiani dell’Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti “E. Caianiello” (Isasi) del Consiglio nazionale delle ricerche, dell’Università degli Studi di Napoli Federico II e del Ceinge – Biotecnologie Avanzate Franco Salvatore. Il team ha scoperto il sistema per fare una sorta di Tac ad ogni singola cellula distinguendo le sane dalle malate, senza alternarne la conformazione e riducendo il margine di errore nell’interpretazione umana dei dati.
Si tratta, spiegano i ricercatori, di una tomografia olografica a flusso in grado di misurare proprietà biofisiche strettamente connesse allo stato della cellula, ottenute mediante tecniche computazionali, che potrebbe determinare una svolta molto significativa nella diagnosi precoce dei tumori e nella sperimentazione di nuovi farmaci per uso terapeutico.
I risultati, pubblicati su ‘Nature Photonics’, hanno rivelato la possibilità di identificare, visualizzare e misurare in 3D il nucleo di singole cellule tumorali senza l’utilizzo di coloranti chimici.
Lo studio si è focalizzato sul nucleo di cellule tumorali che, tra i vari organelli, è quello che contiene la maggior parte del materiale genetico ed è responsabile del ciclo di vita della cellula. Identificare il nucleo in cellule non marcate è una sfida enorme a cui diversi gruppi nel mondo stanno provando a dare soluzioni negli ultimi anni.
Con questo studio si potrà aprire la strada ad applicazioni nella clinica delle malattie dovute ad alterazioni molecolari. La tecnologia olografica laser 3D alla base dei risultati ottenuti potrà rivoluzionare la citometria a flusso, attualmente basata su imaging 2D a fluorescenza. Quest’ultima è, infatti, limitata dal processo di colorazione necessario per identificare strutture intracellulari, richiede molto tempo e potrebbe alterare le proprietà cellulari.
“L’applicazione più promettente della citometria a flusso basata sulla tomografia a contrasto di fase è la biopsia liquida, l’indagine meno invasiva attualmente praticabile, che mira alla diagnosi precoce dei tumori e alla definizione di terapie oncologiche personalizzate”, spiega Achille Iolascon, professore di Genetica Medica della Federico II e Principal Investigator Ceinge assieme a Mario Capasso.
“La metodica di identificazione di singole cellule tumorali messa a punto in questo studio apre la possibilità di attivare nuove linee di ricerca per sviluppare tecniche in grado di monitorare ed estrarre le cellule tumorali che circolano nel sangue del paziente”. Il team italiano che ha svolto la ricerca e che comprende fisici, ingegneri, genetisti e biotecnologi, ed è stato arricchito dalla collaborazione internazionale di ricercatori del Laboratorio di Ottica dell’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) diretto da Demetri Psaltis.
“I risultati ottenuti – conclude Pietro Ferraro (Cnr-Isasi) – aprono scenari su nuove ricerche per identificare ulteriori organelli intracellulari non marcati e per proseguire lo sviluppo verso sistemi portatili a basso costo, del tipo “lab-on-chip”, prospettando l’implementazione della medicina personalizzata basata sull’analisi non invasiva di singole cellule in fluidi biologici”.
