(Cancro-Immagine Credit Public Domain).
Uno studio pubblicato oggi su Nature dimostra che modificando la superficie dei vetrini da microscopio convenzionali su scala nanometrica, le strutture e le cellule biologiche assumono un sorprendente contrasto di colore che può essere utilizzato per rilevare istantaneamente la malattia.
Il responsabile del progetto, il Professor Brian Abbey, ha trascorso gli ultimi cinque anni a sviluppare la tecnologia presso la La Trobe University con il co-inventore Dr. Eugeniu Balaur.
“Gli attuali approcci all’imaging dei tessuti spesso si basano sulla colorazione o sull’etichettatura delle cellule per renderle visibili al microscopio”, ha affermato il Professor Abbey. “Anche con la colorazione o l’etichettatura, può essere difficile per i patologi rilevare le cellule tumorali, con il rischio che alcuni campioni vengano erroneamente diagnosticati, in particolare durante le primissime fasi della malattia. Le recenti scoperte nella nanotecnologia ci hanno permesso di manipolare l’interazione della luce con il tessuto biologico in modo che le cellule anormali sembrino avere un colore diverso da quelle sane. Confrontare le immagini dei nostri vetrini con la colorazione convenzionale è come guardare la televisione a colori quando tutto quello che hai visto prima è bianco e nero”.
Nello studio, i ricercatori del La Trobe Institute for Molecular Science hanno collaborato con il gruppo del ricercatore Belinda Parker presso il Peter MacCallum Cancer Center per testare la nuova tecnologia come aiuto per la diagnosi del cancro al seno in fase iniziale.
Lo studio è stato condotto in collaborazione con i colleghi del Garvan Institute of Medical Research, del Royal Melbourne Hospital, dell’Olivia Newton-John Cancer Research Institute, dell’Università di Melbourne e dell’Australian National University.
Il Professore associato Parker ha affermato che per le attuali tecniche può essere difficile distinguere le prime forme di cancro al seno dalle lesioni benigne, in particolare quando non ci sono molte cellule di forma anormale in un tessuto complesso. Il vetrino NanoMslide rende questa diagnosi molto più semplice. “Quando ho guardato per la prima volta un tessuto al microscopio sul NanoMslide, ero incredibilmente eccitato”, ha detto il Professore associato Parker, che è anche Professore associato a La Trobe. “Per la prima volta ho visto le cellule cancerose spuntare davanti a me. Erano di un colore diverso dal tessuto circostante ed era molto facile distinguerle dalle cellule circostanti“.
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Il Professore Associato Parker ritiene che il NanoMslide integrerà i coloranti esistenti attualmente in uso, per consentire diagnosi di cancro più coerenti.
“Sulla base dei nostri risultati preliminari con il NanoMslide, pensiamo che questa piattaforma potrebbe essere davvero utile nella diagnosi precoce del cancro al seno, ma anche in altri tumori in cui stiamo davvero solo cercando di raccogliere alcune cellule tumorali in un tessuto complesso o in un campione di sangue”.
Spiegano gli autori:
“L’occhio umano può distinguere fino a 10.000 colori diversi ma è molto meno sensibile alle variazioni di intensità , il che significa che il colore è altamente desiderabile quando si interpretano le immagini. Tuttavia, la maggior parte dei campioni biologici sono essenzialmente trasparenti e quasi invisibili quando visualizzati utilizzando un microscopio ottico standard. È quindi altamente desiderabile essere in grado di produrre immagini colorate senza la necessità di aggiungere macchie o coloranti che possono alterare le proprietà del campione. Qui dimostriamo che le immagini di istologia colorimetrica possono essere generate utilizzando vetrini da microscopio plasmonicamente attivi a grandezza naturale. Questi vetrini traducono sottili cambiamenti nella costante dielettrica in un sorprendente contrasto di colore quando i campioni vengono posizionati su di essi. Dimostriamo il potenziale biomedico di questa tecnica, che chiamiamo istoplasmonica, distinguendo le cellule neoplastiche dall’epitelio mammario normale durante le prime fasi della tumorigenesi nel modello di tumore mammario MMTV-PyMT murino. Applichiamo quindi questo metodo al tessuto diagnostico umano e convalidiamo la sua utilità nel distinguere l’epitelio normale, l’iperplasia duttale abituale e il carcinoma mammario in fase iniziale (carcinoma duttale in situ). L’output colorimetrico dei pixel dell’immagine viene confrontato con l’istopatologia convenzionale. I risultati che riportiamo qui supportano l’ipotesi che l’istoplasmonica possa essere utilizzata come una nuova alternativa o in aggiunta alla colorazione generale. L’ampia disponibilità di questa tecnica e la sua incorporazione nei flussi di lavoro standard di laboratorio possono rivelarsi trasformative per applicazioni che vanno ben oltre la diagnostica tissutale“.
Il gruppo del Professor Abbey è stato in grado di sviluppare la propria tecnologia sfruttando le attrezzature ad accesso aperto e le competenze messe a disposizione dal Melbourne Centre for Nanofabrication, la struttura di punta del nodo vittoriano dell’Australian National Fabrication Facility (ANFF-VIC). Il team lavorerà con MCN e la rete nazionale ANFF mentre inizia a produrre i vetrini in quantità molto maggiori per entrare nel mercato e affrontare un’ampia gamma di problemi di imaging medici e non medici.
Il vicerettore dell’Università di La Trobe, il Professor John Dewar AO, ha affermato che l’invenzione del NanoMslide e la sua applicazione in una migliore diagnostica del cancro evidenzia il ruolo vitale che le Università come La Trobe svolgono nell’innovazione della ricerca che ha il potere di migliorare la vita.
“Poiché questa straordinaria invenzione si traduce da un brillante concetto in quella che potrebbe essere una soluzione salvavita, La Trobe ha dimostrato cosa si può ottenere quando un’eccezionale innovazione della ricerca si unisce a forti partner del settore”, ha affermato il Professor Dewar.
