Un team di ricercatori dell’Ateneo di Perugia e del CNR ha messo a punto un nuovo microscopio che in maniera non invasiva riesce a sondare le proprietà elastiche e biochimiche di cellule e tessuti, ottenendo un potenziale nuovo strumento strategico per la diagnostica.
Il lavoro è frutto della collaborazione del Dipartimento di Fisica e Geologia (con i ricercatori Sara Mattana, Maurizio Mattarelli, Daniele Fioretto), del Dipartimento di Chimica Biologia e Biotecnologie (Lorena Urbanelli, Krizia Sagini, Carla Emiliani), dell’Istituto Officina dei Materiali del CNR (Silvia Caponi) e dell’Istituto di Biofisica del CNR di Trento (Mauro Dalla Serra).
Le cellule che compongono ogni organismo vivente, infatti, hanno proprietà e forme diverse a seconda della loro funzione e del loro stato. Le eventuali modifiche nell’elasticità delle cellule, o dei tessuti biologici in generale, sono sintomi ed effetti di diverse patologie: l’indurimento delle coronarie genera problemi cardiaci, l’indebolimento delle ossa causa complicazioni ortopediche, e così via. La nuova tecnica sperimentale pubblicata oggi riesce, in maniera non invasiva, a sondare le proprietà elastiche e biochimiche di cellule e tessuti offrendo, quindi, in prospettiva un nuovo importante strumento diagnostico.
Lo studio su singole cellule viventi è stato possibile grazie all’utilizzo di questo nuovo microscopio messo a punto nel laboratorio Ghost del dipartimento di Fisica e Geologia coordinato dal Professor Fioretto: il sistema ottico, sfruttando l’interazione tra la luce e la materia, è in grado di acquisire in maniera congiunta spettri Brillouin e Raman e di fornire, senza toccare né perturbare le cellule, una mappa delle loro proprietà meccaniche e molecolari.
L’innovativa analisi dati realizzata dal Dottor Maurizio Mattarelli del NiPS Lab – Noise in Physical Systems – del Dipartimento di Fisica e Geologia, ha permesso di visualizzare la modulazione meccanica generata dalle strutture proteiche subcellulari all’interno delle singole cellule. Inoltre dal test effettuato su cellule in condizioni fisiologiche e patologiche, reso possibile grazie alla collaborazione con il Laboratorio di Biochimica della Professoressa Carla Emiliani del Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, si è osservato che le cellule tumorali sono significativamente più soffici: questa proprietà può spiegare il loro potenziale invasivo, in quanto la loro aumentata capacità di deformazione ne aiuta la diffusione attraverso gli stretti spazi della matrice extracellulare favorendo lo sviluppo di metastasi
Lo studio, quindi, evidenzia come le proprietà meccaniche delle cellule possano costituire un nuovo bio-marker per situazioni patologiche e come la tecnica proposta possa diventare un potenziale strumento di diagnosi, anche nelle patologie tumorali.
