Un nuovo metodo mostra le cellule con un livello di dettaglio senza precedenti
Capire meglio come i farmaci agiscono sulle cellule
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In che modo le cellule reagiscono ai farmaci? Una nuova tecnica di microscopia potrebbe fornire in futuro risposte più precise a questa domanda. I ricercatori dell’Università di Bielefeld e dell’Università di Vienna hanno sviluppato, nell’ambito del progetto europeo CHEM-SCAN, un metodo che rende visibili le strutture cellulari più piccole, mostrando al contempo come cambia il loro ambiente molecolare. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Optica.
Immagini al microscopio a fluorescenza dei mitocondri che mostrano i cambiamenti nella loro struttura nel corso del tempo. Il confronto tra le immagini evidenzia la migliore visualizzazione delle strutture mitocondriali ottenuta grazie al metodo SIMFLIM.
Optica
I dati salienti in sintesi:
- Il nuovo metodo raggiunge una risoluzione spaziale di 156 nanometri ed è in grado di rilevare processi rapidi nelle cellule viventi.
- Combina la microscopia a super-risoluzione con le misurazioni del tempo di vita della fluorescenza, fornendo ulteriori informazioni sulle cellule.
- Questa tecnica potrebbe aiutare i ricercatori a studiare in modo più approfondito gli effetti e gli effetti collaterali dei farmaci.
«Combinando la super-risoluzione con le misurazioni del tempo di vita della fluorescenza, non solo possiamo vedere dove si trovano determinate molecole all’interno di una cellula. Otteniamo anche informazioni sull’ambiente molecolare in cui si trovano», afferma il dott. Henning Ortkraß, uno degli autori dello studio e membro del gruppo di ricerca guidato dal coordinatore del progetto CHEM-SCAN, il professor Thomas Huser.
Vedere di più quando i farmaci agiscono sulle cellule
I ricercatori combinano due tecniche: la microscopia a illuminazione strutturata (SIM) rende visibili strutture cellulari troppo piccole per essere risolte dai microscopi ottici convenzionali. La microscopia di imaging del tempo di vita della fluorescenza (FLIM), invece, misura per quanto tempo le molecole fluorescenti emettono luce. Questo tempo di vita può variare a seconda del loro ambiente molecolare, ad esempio a causa di variazioni del pH.
Finora è stato possibile combinare queste informazioni solo in misura limitata con la microscopia ad alta risoluzione. La nuova tecnica FLIM-SIM combina ora un’elevata risoluzione spaziale, velocità di acquisizione elevate e un ampio campo visivo. I ricercatori hanno dimostrato queste capacità utilizzando una linea cellulare di tumore osseo umano.
Una base per una ricerca farmacologica più efficace
Il metodo viene applicato nell’ambito del progetto CHEM-SCAN, finanziato dal Consiglio europeo per l’innovazione. Tra le altre cose, il progetto sta studiando come gli agenti chemioterapici utilizzati nel trattamento del cancro possano essere adattati per agire nel modo più efficace possibile sia sui tumori che sulle metastasi da essi derivanti. Per studiarne l’efficacia, vengono utilizzati coloranti fluorescenti specializzati che, con l’ausilio di misurazioni FLIM, forniscono informazioni sullo stato delle cellule tumorali.
Quanto più i ricercatori riescono a osservare ciò che i farmaci innescano all’interno delle singole cellule, tanto più precisamente possono studiarne gli effetti e i potenziali effetti collaterali. La nuova tecnica di microscopia potrebbe quindi contribuire a migliorare la nostra comprensione di come i farmaci agiscono a livello cellulare e fornire una base per nuovi approcci nella ricerca biomedica.
Il professor Thomas Huser sul significato della ricerca: «I nostri risultati aprono una nuova dimensione di contrasto per la microscopia a super-risoluzione. Possiamo studiare la struttura fine delle cellule ad alta velocità, ottenendo contemporaneamente informazioni sul loro ambiente molecolare. Ciò costituisce una base importante per future applicazioni nella ricerca sulle cellule vive e sui farmaci».
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