I ricercatori hanno sviluppato un metodo innovativo per l’imaging simultaneo del DNA e dell’RNA all’interno delle cellule viventi utilizzando la luce innocua dall’infrarosso al vicino infrarosso. Questa svolta, una collaborazione tra l’Istituto Nazionale per la Scienza dei Materiali (NIMS), l’Università di Nagoya, l’Università di Gifu e l’Università di Adelaide, promette di rivoluzionare la diagnosi precoce delle malattie e gli studi sull’invecchiamento cellulare. I risultati, pubblicati su Science Advances, superano i principali limiti delle attuali tecniche di imaging cellulare.
La sfida con i metodi esistenti
L’imaging cellulare tradizionale fatica a tracciare con precisione le prime fasi del danno cellulare che precedono l’invecchiamento o la malattia. I metodi attuali spesso si basano sulla luce ultravioletta-visibile (UV-vis), che può danneggiare le cellule e distorcere i risultati. Inoltre, non hanno la sensibilità necessaria per distinguere sottili cambiamenti nello stato cellulare, il che porta a diagnosi ritardate e a una comprensione incompleta degli effetti del trattamento. Era urgentemente necessario un approccio di imaging universale e non tossico.
Una svolta a doppia luce
Il gruppo di ricerca ha ottenuto la visualizzazione simultanea del DNA e dell’RNA impiegando due tipi distinti di luce di eccitazione innocua. Lo hanno accoppiato con sonde coloranti fluorescenti appositamente progettate (coloranti N-eteroacene) che si legano selettivamente al DNA e all’RNA. Questo approccio a doppia immagine consente una visione senza precedenti della salute cellulare.
I risultati principali includono:
- Sensibilità migliorata: L’imaging dell’RNA si è dimostrato più efficace nel prevedere il danno cellulare precoce e l’invecchiamento rispetto ai metodi tradizionali.
- Monitoraggio completo: Il metodo consente il rilevamento preciso di tutte e quattro le fasi della morte cellulare, fornendo un quadro completo del destino cellulare.
- Approccio non tossico: L’uso della luce dall’infrarosso al vicino infrarosso garantisce un danno minimo alle cellule viventi, rendendolo ideale per il monitoraggio a lungo termine.
Implicazioni per la diagnostica e la scoperta di farmaci
Questo nuovo metodo supera i limiti dei sistemi di imaging esistenti visualizzando le transizioni di stato di una singola cellula in tempo reale. La capacità di tracciare sottili cambiamenti nel DNA e nell’RNA consente la rilevazione ultra-precoce del danno cellulare, potenzialmente anni prima che si manifestino i sintomi.
Le applicazioni includono:
- Diagnostica su cellule vive non tossiche: Monitoraggio della salute cellulare senza danneggiare il campione.
- Screening dei farmaci ad alto rendimento: Valutazione rapida dell’efficacia di nuove terapie.
- Medicina personalizzata: Trattamenti personalizzati basati sulle risposte cellulari individuali.
Guardare al futuro: individuare gli stati “pre-malattia”.
Il gruppo di ricerca prevede di estendere questo metodo agli organismi viventi, con l’obiettivo di stabilire tecniche per il rilevamento precoce delle malattie e strategie mediche di precisione. In definitiva, sperano di sviluppare tecnologie in grado di identificare uno stato “pre-malattia”, un punto in cui la deriva cellulare indica un imminente declino della salute.
“Questo approccio potrebbe consentirci di intervenire prima che si verifichino danni irreversibili, prevenendo potenzialmente del tutto la progressione della malattia”. — Ricercatore capo
Questa svolta rappresenta un passo significativo verso un’assistenza sanitaria proattiva, in cui il monitoraggio cellulare precoce guida gli interventi preventivi. Visualizzando i primi segni di sofferenza cellulare, questo metodo promette di ridefinire il modo in cui affrontiamo l’individuazione e il trattamento delle malattie
