Cnr e TIGEM hanno sviluppato una tecnica per osservare in 3D, in maniera quantitativa e senza marcatori fluorescenti, i lisosomi
Una tecnica che permette l’analisi quantitativa tridimensionale, senza marcatori fluorescenti, dei lisosomi all’interno di cellule vive, in sospensione. A svilupparla un gruppo congiunto di ricercatori dell’Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti del Consiglio nazionale delle ricerche di Napoli (Cnr-Isasi) e del TIGEM (Istituto Telethon di Genetica e Medicina) di Pozzuoli, che hanno pubblicato quanto reso possibile dalla tecnica sulla rivista ACS Nano.
I lisosomi sono coinvolti in 60 tipi di malattie genetiche rare, malattie da accumulo lisosomiale. “Abbiamo utilizzato la tecnica della tomografia olografica in configurazione citometrica a flusso (HTFC) come piattaforma per individuare malattie da accumulo lisosomiale, in particolare nella malattia di Niemann-Pick tipo C1 (NPC1), dimostrandone l’efficacia. Questo approccio innovativo potrebbe rivoluzionare lo studio delle malattie da accumulo lisosomiale. Per la prima volta, infatti, ci permette di misurare parametri biofisici dei lisosomi – come la loro densità e il loro volume – e di rilevare come, in condizioni patologiche, l’accumulo di molecole alteri le proprietà fisiche di questo organulo”, racconta Diego Medina, Principal Investigator della ricerca presso il TIGEM, e aggiunge: “Lo studio dimostra inoltre che questi parametri possono essere utilizzati per analizzare i meccanismi patologici, la progressione della malattia e la risposta ai farmaci. Nel caso della malattia di Niemann-Pick di tipo C1 abbiamo dimostrato che, correggendo la localizzazione dei lisosomi, è possibile risolvere il caratteristico accumulo di colesterolo”.
“Questa tecnologia ci consente per la prima volta di ottenere informazioni tridimensionali, quantitative e label-free in cellule vive sospese della malattia di Niemann-Pick tipo C, un contesto molto più vicino a quello clinico rispetto alle cellule aderenti tradizionalmente usate in microscopia,” riporta Daniele Pirone, ricercatore presso il Cnr-Isasi e autore dello studio con Pasquale Memmolo e Lisa Miccio, ricercatori Cnr-Isasi.
Con la HTFC sono state ottenute tomografie ad alto contenuto informativo basate sull’indice di rifrazione, senza che fossero necessarie colorazioni chimiche o preparazioni complesse; i ricercatori hanno quindi potuto analizzare migliaia di cellule in sospensione, identificando biomarcatori morfometrici 3D che distinguono in modo affidabile le cellule sane da quelle con NPC1 e di monitorare gli effetti di interventi farmacologici e genetici; è stato così possibile misurare i cambiamenti nella posizione e nella morfologia dei lisosomi, aprendo la strada a nuovi biomarcatori per le malattie da accumulo lisosomiale.
Viene riportato come prossimi obiettivi la validazione su fibroblasti e cellule ematiche da pazienti e il miglioramento della risoluzione spaziale per poter identificare il singolo lisosoma: questo avvicinerebbe la HTFC alle capacità della microscopia ad alta risoluzione, con però la possibilità di un’analisi statistica su larga scala.
Conclude Pietro Ferraro, Dirigente di Ricerca e Principal Investigator del Cnr-Isasi: “L’integrazione della citometria olografica nel percorso di ricerca traslazionale è un passo fondamentale verso applicazioni cliniche concrete. Il potenziale di questa tecnica come strumento diagnostico e di screening terapeutico è enorme, e i risultati ottenuti ci spronano a proseguire con la validazione su cellule di pazienti”.
