ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Sviluppata una strategia di imaging che sblocca coloranti di nuova generazione per studiare come crescono, si muovono e cambiano le cellule tumorali in tempo reale.
Un nuovo studio co-guidato da un ricercatore dell’Oregon Health & Science University descrive una svolta negli strumenti di microscopia che potrebbe ampliare notevolmente il modo in cui i laboratori di biologia del cancro studiano il funzionamento interno delle cellule viventi.
La ricerca, pubblicata su Nature Methods, introduce una serie di coloranti fluorescenti che rendono molto più facile scattare immagini ultra-dettagliate delle cellule viventi.
Questi strumenti permettono agli scienziati di osservare importanti processi legati al cancro mentre si verificano, invece di affidarsi solo a immagini statiche di cellule fisse.
Lo studio è stato co-guidato da Catherine “Cathy” Galbraith, professoressa associata nel Dipartimento di Ingegneria Biomedica della OHSU e Discovery Engine Investigator presso l’OHSU Knight Cancer Institute, e da Luke Lavis, leader senior del gruppo presso il Janelia Research Campus dell’Howard Hughes Medical Institute e responsabile dell’area di ricerca sugli Strumenti Molecolari e l’Imaging di Janelia. Il progetto è stato ideato congiuntamente da Lavis, Galbraith, Brian P. English, scienziato senior presso Janelia, e Wesley R. Legant, professore assistente presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill.
I ricercatori utilizzano una tecnica chiamata microscopia a super-risoluzione per osservare minuscole strutture all’interno delle cellule che normalmente sono invisibili con i microscopi luminosi standard.
Pur essendo potente, questo approccio può essere difficile da usare nelle cellule viventi.
I metodi tradizionali spesso richiedono schemi luminosi speciali o sostanze chimiche aggressive per forzare l’attivazione e spegnimento dei tag fluorescenti, il che può danneggiare le cellule e scoraggiare molti laboratori dall’utilizzo della tecnologia.
I nuovi coloranti sviluppati risolvono questo problema in modo più semplice. Lampeggiano e si spengono naturalmente, senza bisogno di luce intensa o sostanze chimiche aggiunte.
Questo rende più facile per gli scienziati localizzare singole molecole all’interno delle cellule viventi utilizzando le apparecchiature standard di laboratorio. Li rende inoltre particolarmente adatti al SOFI — Super-resolution Optical Fluttuation Imaging — che utilizza variazioni di intensità di fluorescenza per costruire immagini ad alta risoluzione molto più rapidamente rispetto alla localizzazione delle singole molecole.
“I coloranti di Luke rimuovono una barriera importante che ha tenuto l’imaging a superrisoluzione in tempo reale fuori dalla portata di molti laboratori di biologia,” ha detto Galbraith.
“Cercando di capire come utilizzare sistematicamente i coloranti, abbinando le proprietà di sbattimento di ciascun colorante al giusto contesto di imaging, Brian ed io li abbiamo resi utili per osservare i processi biologici dinamici mentre accadono e rispondere alle domande che i ricercatori sul cancro si pongono.”
Questa capacità è particolarmente importante per la ricerca sul cancro. Il cancro non è statico — le cellule tumorali cambiano costantemente il modo in cui crescono, si muovono e rispondono al loro ambiente. Comprendere questi cambiamenti richiede strumenti che possano catturare l’attività all’interno delle cellule viventi.
I nuovi coloranti permettono ai ricercatori di studiare processi strettamente legati al cancro, incluso il modo in cui il DNA viene impacchettato e accessibile, come i geni vengono attivati e disattivati, come migrano le cellule tumorali e come le molecole si organizzano all’interno delle cellule.
“Questi strumenti ci permettono di vedere in tempo reale processi critici legati al cancro, su scala molto ridotta, dove vengono prese decisioni chiave all’interno delle cellule,” ha detto Galbraith.
L’articolo di Nature Methods segna la seconda pubblicazione di Galbraith su una rivista Nature-family in sole due settimane, mettendo in luce l’influenza crescente del suo laboratorio all’intersezione tra biologia cellulare, imaging e ricerca sul cancro.
Lavis, i cui coloranti Janelia Fluor sono già ampiamente utilizzati nei laboratori di microscopia di tutto il mondo, guidò la progettazione chimica dei coloranti.
Galbraith ha stabilito il quadro per quale colorante utilizzare in quale contesto — un approccio basato su panel validato su cellule viventi, cellule fisse e compartimenti acidi come quelli riscontrati nei tumori, dove i diversi coloranti della serie si comportano in modo differente.
I ricercatori si aspettano che questi strumenti vengano adottati rapidamente, in particolare dai laboratori oncologici che desiderano modi più semplici per utilizzare immagini in tempo reale a super-risoluzione.
Immagine: OHSU
