Una tecnica di imaging cellulare per trasformare la diagnostica
La corsa alla ricerca di un vaccino contro la COVID-19 ha messo in evidenza l’importanza di comprendere i percorsi patologici. Un’area di ricerca promettente in tal senso è stata l’identificazione precoce e dettagliata dei cambiamenti che si verificano nella struttura cellulare in seguito alla penetrazione di un virus. Attualmente, una tecnologia innovativa in grado di rilevare questo aspetto è la microscopia a raggi X morbidi (SXM, soft X-ray microscopy). Il microscopio funziona come una TAC, operando tuttavia a livello cellulare. «La SXM è davvero potente», afferma Nicola Fletcher, coordinatrice del progetto CoCID(si apre in una nuova finestra) e ricercatrice presso l’University College Dublin(si apre in una nuova finestra) (UCD), in Irlanda. «Si colloca tra la cosiddetta microscopia ottica, quella convenzionale, e la microscopia elettronica, che esamina minuziosamente gli aspetti specifici delle cellule. Il bello della SXM è che prende un’intera cellula e la analizza in maniera particolarmente dettagliata.» Il problema, tuttavia, è che l’illuminazione necessaria per il funzionamento di un microscopio a raggi X morbidi richiede un impianto delle dimensioni di uno stadio di calcio, noto come sincrotrone. «Ne esistono solo sei al mondo, caratterizzati da un’accessibilità estremamente limitata», aggiunge Fletcher.
La miniaturizzazione dell’illuminazione a raggi X morbidi
Il progetto CoCID, finanziato dall’UE, ha cercato di affrontare questa sfida basandosi su una soluzione sviluppata da SiriusXT(si apre in una nuova finestra), una società spin-off dell’UCD. La start-up ha recentemente scoperto come miniaturizzare il sincrotrone in una piccola camera che può essere integrata in un laboratorio, fornendo lo stesso tipo di illuminazione a raggi X morbidi di tale impianto. Il progetto CoCID si è proposto di perfezionare ulteriormente la tecnologia e di dimostrarne l’efficacia nel realizzare l’immaginografia della struttura cellulare. Il progetto ha preso in esame i virus, che causano cambiamenti strutturali quando infettano le cellule, riunendo un consorzio composto dall’UCD, da SiriusXT e da vari esperti europei in materia di microscopia e virus. «Avevamo a disposizione gruppi che studiavano l’epatite E, il SARS-CoV-2, l’epatite C e le infezioni da herpes virus», spiega Fletcher. «Possiamo comprendere i cambiamenti strutturali che avvengono quando i virus infettano le cellule? Siamo in grado di invertirli mediante l’impiego di farmaci? Queste erano le domande a cui volevamo trovare una risposta.»
Effetti a lungo termine delle malattie
CoCID ha contribuito a perfezionare e sviluppare ulteriormente la tecnologia di SiriusXT, aumentando la risoluzione e avvicinandola ai livelli di quella fornita da un sincrotrone; per di più, il progetto ha integrato tale tecnologia con la microscopia ottica. «Avvalendoci di questa tecnologia, siamo riusciti a caratterizzare le modifiche strutturali avvenute nelle cellule e a identificare i punti che erano profondamente cambiati in seguito all’infezione», osserva Fletcher. «Si tratta di un nuovo modo di osservare le cellule infettate da virus.» Ad esempio, il progetto è stato in grado di acquisire immagini delle cellule successivamente all’infezione virale. «Abbiamo analizzato l’impatto esercitato dalle terapie antivirali» spiega l’esperta. «Le cellule infettate dall’epatite C sembrano piccoli depositi di spazzatura contenenti quelle che pensiamo siano parti di virus morto. Ciò apre nuovi interrogativi, come per esempio cosa significhi questo per la futura salute delle cellule e quali potrebbero essere gli effetti a lungo termine generati da patologie come la COVID.»
La SXT per l’immaginografia dei tessuti
Il microscopio di SiriusXT è ora operativo presso l’UCD, mentre diversi microscopi di sviluppo sono disponibili presso la struttura dell’azienda a Dublino. «In futuro, noi ricercatori vogliamo esaminare più da vicino le implicazioni pratiche esercitate da questa tecnologia», aggiunge Fletcher. Questo desiderio ha portato all’istituzione di un progetto finanziato dal Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra) chiamato NanoX, che ha preso il via nel giugno del 2025. L’idea alla base dell’iniziativa è quella di consentire agli scienziati di visualizzare il complesso ambiente degli organi e dei tessuti malati. «Il nostro obiettivo in questo progetto è l’epatite E», spiega Fletcher, che conclude: «Puntiamo a comprendere dove questo virus si replica nell’organismo, il che sarà fondamentale per progettare trattamenti antivirali in futuro.»
