L’imaging ottico tridimensionale per caratterizzare le cellule tumorali
Uno studio del Cnr introduce una tecnica innovativa che sfrutta la caratteristica ottica della bi-rinfrangenza delle cellule per distinguere con elevata accuratezza quelle sane da quelle tumorali. La ricerca รจ pubblicata sulla rivista Advanced Science
Una collaborazione tra due Istituti di ricerca del Consiglio nazionale delle ricerche di Napoli โ l’Istituto per gli endotipi in oncologia, metabolismo e immunologia (Cnr-Ieomi) e l’Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti (Cnr-Isasi) โ ha portato alla messa a punto di una tecnica innovativa per la diagnosi precoce dei tumori, una delle sfide piรน urgenti della medicina contemporanea. Si tratta della Polarization-Sensitive HoloTomography (PS-HT), una metodica completamente label-free, cioรจ capace di analizzare le cellule senza bisogno di coloranti o marcatori chimici. In questo modo รจ possibile osservare le cellule nel loro stato naturale e distinguere con grande accuratezza quelle sane da quelle tumorali. Lo studio รจ pubblicato sulla rivista Advanced Science.
Le cellule tumorali, per sostenere la loro rapida crescita, consumano grandi quantitร di glucosio e accumulano lipidi sotto forma di gocce intracellulari, oggi considerate importanti biomarcatori metabolici. Le gocce lipidiche possiedono una caratteristica ottica peculiare, la birifrangenza, che ne modifica il comportamento rispetto alla luce. La tecnica della Polarization-Sensitive HoloTomography sfrutta proprio questa proprietร , combinando imaging olografico 3D e sensibilitร alla polarizzazione, per visualizzare tali strutture senza ricorrere a coloranti o marcatori esterni, distinguendole nettamente da altri componenti cellulari.
“La ricerca ha dimostrato che la tecnica della PS-HT consente di distinguere cellule sane da cellule tumorali con un’accuratezza quasi totale”, spiega Hossein Khadem (Cnr-Ieomi), primo autore dello studio coordinato da Anna Chiara De Luca per Cnr-Ieomi e Giuseppe Coppola per Cnr-Isasi. “Si aprono, cosรฌ, nuove possibilitร nello studio del metabolismo del cancro, offrendo un livello di dettaglio elevatissimo e potenzialmente utile anche per la diagnosi precoce”.
Maria Antonietta Ferrara (Cnr-Isasi) aggiunge che: “la novitร dello studio รจ l’impiego della birifrangenza, una proprietร ottica intrinseca delle gocce lipidiche, che consente di riconoscerle chiaramente e in modo affidabile, superando i limiti delle metodiche tradizionali basate solo sull’indice di rifrazione”.
“Inoltre, un ulteriore vantaggio รจ dato dal fatto che la tecnica non richiede trattamenti invasivi nรฉ colorazioni, permettendo di osservare i campioni in condizioni molto vicine alla realtร biologica”, afferma Maria Mangini, ricercatrice di Cnr-Ieomi.
Il lavoro รจ stato condotto nell’ambito della facility Euro-BioImaging nell’ambito del progetto PNRR SEE LIFE: un’infrastruttura potenziata grazie ai fondi del PNRR, che ha consentito di sviluppare e validare la metodologia in un contesto avanzato di ricerca traslazionale.
Secondo i coordinatori, l’efficacia della metodologia risiede nel fatto che fornisce simultaneamente informazioni morfologiche, biofisiche e strutturali, permettendo di osservare differenze significative tra cellule sane e tumorali in termini di volume, massa e organizzazione molecolare delle gocce lipidiche, parametri che si confermano come veri e propri biomarcatori del tumore.
Pertanto, la PS-HT rappresenta un passo importante non solo per la ricerca di base sul metabolismo cellulare, ma anche per future applicazioni cliniche. “Grazie alla possibilitร di monitorare in modo rapido, accurato e non invasivo i cambiamenti metabolici, questa tecnologia potrร aprire nuove prospettive per la diagnosi precoce e personalizzata dei tumori. Questi risultati mostrano come la sinergia tra competenze diverse, dall’ottica avanzata alla biologia dei tumori, possa generare innovazioni di grande valore scientifico e clinico”, affermano.
