Nuovi modi per acquisire immagini del cuore che batte
Nonostante i notevoli progressi nell’assistenza sanitaria negli ultimi decenni, nei paesi sviluppati la malattia cardiovascolare continua a causare parecchi decessi, con connessi costi sociali elevati. Occorre una tecnologia in grado di far comprendere più a fondo agli scienziati i processi biologici correlati alla fisiologia cardiaca a livello cellulare e di chiarirne la funzione. L’impiego della microscopia intravitale (intravital microscopy, IVM) viene sempre più accettato perché può servire a osservare sistemi biologici in organismi viventi ad alta risoluzione, e a monitorare organismi adulti in relazione al destino di cellule, tessuti e organi. Il progetto BEATING HEART, finanziato dall’UE, è stato costituito per sviluppare un sistema di acquisizione di immagini IVM in vivo in tempo reale a livello di risoluzione sub-cellulare, riguardo a organi in movimento, in particolare il cuore che batte. Tra gli obiettivi principali figuravano l’invenzione del sistema di acquisizione delle immagini e lo sviluppo e l’applicazione di metodi computazionali per estrarre dati e modellizzare le risposte. L’iniziativa ha anche sviluppato un gating cardiorespiratorio in tempo reale, per poter acquisire immagini multidimensionali di microstruttura e funzione dei tessuti. È stato così possibile studiare le cellule miocardiche contrattili. I ricercatori hanno impiegato una combinazione di nuovi stabilizzatori e sofisticati algoritmi di apprendimento artificiale mediante immagini grezze in funzione di dati in ingresso, per ridurre il movimento. In tal modo hanno potuto studiare per la prima volta la biologia e la fisiologia di un cuore che batte all’interno di un animale vivo. Sono stati realizzati e testati stabilizzatori in grado di garantire le massime prestazioni e ridurre al minimo le perturbazioni al funzionamento del cuore. Per simulare il tessuto biologico, gli scienziati hanno utilizzato spettri composti da gocce fluorescenti integrate in agar, mentre per simulare il movimento dell’organo è stata applicata una fonte di vibrazioni. Il sistema è stato anche testato in animali vivi, per valutarne l’efficacia in applicazioni cliniche. BEATING HEART contribuirà a gettare nuova luce sulle vie della fisiologia di cellule in vivo e sarà utile per ottenere nuove nozioni per la scoperta di farmaci innovativi. Inoltre, i metodi computazionali sviluppati velocizzeranno l’analisi e aumenteranno la precisione dei risultati, automatizzando elaborazioni di immagini che richiedono molto tempo. Le conoscenze acquisite determineranno vantaggi in relazione alla prevenzione, alla diagnosi e alla cura delle malattie cardiovascolari.
Parole chiave
In vivo, malattia cardiovascolare, microscopia intravitale, BEATING HEART, gating
