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Sviluppata una procedura innovativa che discriminerà le cellule patologiche da quelle sane grazie alla profilometria ottica 3D

Perché ne stiamo parlando
Un gruppo di ricercatori ha messo a punto una procedura innovativa e non invasiva per la valutazione della vitalità cellulare in vitro in grado di discriminare fra cellule patologiche e cellule sane. In quali ambiti può essere applicata e quanto è importante la collaborazione con i Paesi esteri? Ne abbiamo parlato con Michele Ferrari, primo ricercatore del Cnr-Icmate di Genova

Sviluppata una procedura innovativa che discriminerà le cellule patologiche da quelle sane grazie alla profilometria ottica 3D
Immagine generata utilizzando l'intelligenza artificiale

La ricerca continua a fare passi da gigante e l’applicazione delle innovazioni tecnologiche ha dato un nuovo volto alla medicina. Dall’intelligenza artificiale alla realtà virtuale: il tech sarà la chiave di volta per una rivoluzione sempre più veloce. Ne abbiamo parlato con Michele Ferrari, primo ricercatore del Cnr-Icmate che, insieme ad altre due ricercatrici, ha messo a punto una procedura innovativa e non invasiva per la valutazione della vitalità cellulare in vitro in grado di poter discriminare le cellule patologiche da quelle sane, applicando la profilometria ottica 3D confocale e interferometrica. «Il lavoro potrebbe trovare applicazione in metodi che richiedano un rapido screening e nella valutazione di un trattamento che miri ad aumentare la divisione cellulare (proliferazione) o un trattamento antitumorale», dice Ferrari. Del gruppo di ricerca fanno parte anche Francesca Cirisano (Cnr-Icmate) e Maria Carmen Moran (Departament Bioquímica i Fisiologia, Secció de Fisiologia, Facultat de Farmacia i Ciències de l’Alimentació Universitat de Barcelona). «La nostra attività all’Istituto di chimica della materia condensata e di tecnologie per l’energia con la collega Francesca Cirisano è rivolta principalmente allo studio di superfici e interfacce nel campo della scienza dei materiali – spiega – Grazie all’assegnazione di alcuni progetti, negli ultimi anni abbiamo sviluppato rivestimenti (coatings) ad alta idro e oleo repellenza applicabili in diversi settori, dalla protezione in ambiente marino alla protezione di pannelli solari, oltre a lavori di ricerca di base sempre necessaria quando si vuole lavorare con spirito di innovazione».

Sviluppata una procedura innovativa che discriminerà le cellule patologiche da quelle sane grazie alla profilometria ottica 3D
Michele Ferrari, primo ricercatore Cnr-Icmate di Genova

Qual è stato il punto di partenza del progetto?

«L’esperienza maturata in ambito COST (European Cooperation in Science and Technology) ha permesso di lavorare con il gruppo spagnolo all’applicazione di materiali che ho citato in precedenza in ambito biomedicale per il design e lo sviluppo di tessuti biomedicali rigenerabili con proprietà antiadesive, quindi, con prospettive di realizzare sistemi con proprietà antibatteriche senza rilascio di sostanze che possano, nel tempo, aumentare la resistenza».

Quanto è durato il lavoro di ricerca?

«A braccio circa un anno tra concettualizzazione ed elaborazione dei dati. In realtà, è consistito in un’applicazione non convenzionale della profilometria 3D. Questa tecnica è stata impiegata fin dai primi lavori comuni per caratterizzare la morfologia superficiale dei coatings superidrofobici da noi sviluppati. In quanto metodologia non invasiva, in grado di lavorare su ampie superfici con risoluzioni su scala nano/micrometrica, si è rivelata molto utile e alternativa ad altre tradizionalmente utilizzate».

I test in vitro permettono di monitorare l’inibizione della crescita di cellule tumorali in seguito alla somministrazione di molecole antitumorali o la proliferazione cellulare indotta come misura dell’efficacia di terapie rigenerative. La procedura innovativa, nei prossimi anni, quale ruolo può giocare nella ricerca sul cancro?

«Ancora difficile poterlo prevedere, ma per esempio, poter contribuire allo sviluppo di metodi di screening più rapidi di quelli che possono essere ottenuti attraverso i metodi biochimici convenzionali di vitalità cellulare. Come gruppi non siamo coinvolti direttamente in linee o progetti di ricerca sul cancro, la nostra attività, come scienza dei materiali, si rivolge più alle interazioni superfici-materiale biologico. In questo senso, negli ultimi anni ci stiamo dedicando anche a sistemi idrofobici come piattaforma per la produzione di sferoidi. Si tratta di aggregati cellulari tridimensionali che rappresentano una frontiera per quanto riguarda studi in vitro più realistici per studi e riproduzione di tessuti e anche come modello più attendibile per lo studio di trattamenti antitumorali».

Quali sono i prossimi obiettivi?

«Uno è già parzialmente realtà in quanto, nell’ambito di questa azione di trasferimento tecnologico in corso con l’azienda, siamo riusciti a lavorare con linee cellulari vivi e realizzare in situ il trattamento ed eseguire le relative misure in tempo reale. I prossimi obiettivi saranno quelli di lavorare con altre linee cellulari e continuare il lavoro con gli sferoidi».

Il lavoro di ricerca e valorizzazione tecnologica che avete svolto fa parte di un progetto iniziato nel quadro della collaborazione fra Cnr-Icmate e il gruppo di Maria del Carmen Morán Facultat de Farmacia i Ciències de l’Alimentació, dell’Universitat de Barcelona. Quanto è importante collaborare con i Paesi esteri?

«L’accordo di collaborazione con la Spagna è nata ufficialmente nel 2018 anche se in precedenza avevamo presentato alcuni lavori a congresso che preludevano a questi sviluppi. Devo sottolineare che la collaborazione non è supportata da alcun finanziamento congiunto, se non da parte dell’università spagnola per quanto riguarda solo il supporto alla mobilità attraverso bandi annuali competitivi che per tre anni, unico straniero, mi hanno permesso di svolgere attività nei laboratori catalani. Per rispondere alla sua domanda, la collaborazione con i Paesi esteri non è solo “importante” per il nostro lavoro, ma ha sempre fatto parte del nostro lavoro fin dagli anni Novanta. È un meccanismo essenziale di confronto e di condivisione di idee con gruppi e persone che lavorano  in altri contesti sia scientifici che economici. Per essere più chiaro, da un lato l’attualità è l’incontro-scontro con le grandi potenze economiche emergenti che già stanno modificando lo scenario scientifico mondiale, ma anche dall’altra parte, l’opportunità di lavorare con Paesi meno dotati economicamente, ma più vicini culturalmente come i Paesi africani o dell’Est».

Quanto possono incidere positivamente intelligenza artificiale e Big data, in futuro, in questo ambito di ricerca?

«Per quanto riguarda la prima sicuramente potrebbe rendere un servizio di supporto al ricercatore per quanto riguarda il riconoscimento di strutture o pattern standard nel momento in cui questa tecnica potrà diventare parte di test di routine».

Keypoints

  • Un gruppo di ricercatori ha messo a punto una procedura innovativa e non invasiva per la valutazione della vitalità cellulare in vitro in grado di discriminare fra cellule patologiche e sane
  • Il lavoro di ricerca e valorizzazione tecnologica che avete svolto fa parte di un progetto iniziato nel quadro della collaborazione fra Cnr-Icmate e il gruppo di Maria del Carmen Morán Facultat de Farmacia i Ciències de l’Alimentació, dell’Universitat de Barcelona
  • Il lavoro potrebbe trovare applicazione in metodi che richiedano un rapido screening e nella valutazione di un trattamento che miri ad aumentare la divisione cellulare (proliferazione) o un trattamento antitumorale
  • Il lavoro di ricerca è durato circa un anno tra concettualizzazione ed elaborazione dei dati
  • La procedura innovativa, in futuro, può dare un supporto importante nella ricerca sul cancro, contribuendo allo sviluppo di metodi di screening più rapidi di quelli che possono essere ottenuti attraverso i metodi biochimici convenzionali di vitalità cellulare

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