Comprendere le risposte immunitarie del corpo con l’aiuto di sonde chimiche fluorescenti
Gli scienziati impegnati nel progetto ENDOIMAGE, finanziato dall’UE, hanno sviluppato un tipo nuovo di sonda chimica, in grado di fornire informazioni sul modo con cui gli immunociti del corpo reagiscono a una serie di malattie. La tecnologia, utilizzabile per acquisire immagini di eventi molecolari chiave nel cancro, si basa su composti chimici che emettono luce fluorescente, denominati fluorofori. I chimici di ENDOIMAGE hanno messo a punto le strutture chimiche dei fluorofori in modo che “si accendessero” soltanto in un ambiente correlato a una particolare patologia. “Abbiamo eseguito esperimenti che evidenziano come tali fluorofori siano specificamente in grado di rilevare macrofagi attivi in organismi viventi,” afferma Marc Vendrell, docente di seconda fascia in immaginografia biomedica presso l’Università di Edimburgo, la cui attività a Edimburgo è stata finanziata da una sovvenzione Marie Curie. Un macrofago (“faghein” in greco significa “mangiare”) è un tipo di immunocito che consuma i detriti presenti nel corpo e di cui è noto il ruolo nella progressione di molte malattie, cancro incluso. “Abbiamo sviluppato una cassetta degli attrezzi di fluorofori per studiare i macrofagi in varie malattie, tra cui il cancro,” dice il dott. Vendrell. “Progettiamo i fluorofori e li ritocchiamo in modo che si accendano quando trovano un particolare ambiente associato a una malattia o a un processo biologico che intendiamo studiare.” È uno strumento potente per acquisire immagini in tempo reale. “Appena una delle cellule si attiva e diventa fluorescente, il segnale appare più evidente rispetto all’utilizzo di un fluoroforo sempre fluorescente,” spiega il dott. Vendrell. “E possiamo discriminare tra vari colori, per cui possiamo osservare immediatamente molteplici segnali.” Rilevare le cellule fungine I fluorofori possono anche rilevare cellule fungine. Diversamente da molti batteri, il sistema immunitario umano di solito è sufficientemente forte da uccidere autonomamente la maggior parte dei patogeni fungini. Tuttavia, quando il sistema immunitario di un paziente è particolarmente debole, un’infezione fungina può rivelarsi fatale. “Lavoriamo per sviluppare nuove sonde chimiche che ci dovrebbero permettere di vedere tali cellule fungine più velocemente nel tessuto umano,” riferisce il dott. Vendrell, aggiungendo che tale condizione consentirà una maggiore rapidità di diagnosi e trattamento. “Abbiamo ingegnerizzato un nuovo metodo di inserimento di fluorofori in peptidi antimicrobici, in grado di legarsi rapidamente a patogeni fungini,” illustra il dott. Vendrell. I ricercatori hanno realizzato un triptofano (un tipo di aminoacido) fluorescente, inseribile al posto dell’aminoacido naturale, con il risultato di “un peptide molto simile a quello naturale ma dotato di una marca fluorescente,” spiega. Un vasto spettro di applicazioni cliniche Questo tipo di fluoroforo è stato brevettato e Merck (importante distributore globale di prodotti chimici) lo sta commercializzando, come elemento costitutivo di altri prodotti chimici con lo scopo di realizzare peptidi fluorescenti. I peptidi fluorescenti sono utilizzabili per acquisire non solo immagini di cellule fungine, ma anche per qualsiasi altra cellula, “a condizione che il peptide si leghi a un target specifico,” precisa il dott. Vendrell, aggiungendo che collaboratori in varie parti del mondo stanno lavorando su diverse applicazioni, utilizzando tali sonde. Poiché ai fluorofori chimici occorre solo qualche minuto per acquisire la fluorescenza, si potrebbe nebulizzare sul tessuto danneggiato per rilevare cellule specifiche durante gli interventi chirurgici, ad esempio. “Nel corso di un’operazione, i chirurghi potrebbero distinguere tra cellule attive e inattive ed procedere con il conseguente trattamento,” ipotizza il dott. Vendrell. Procedendo oltre, DYNAFLUORS o Dynamically Activatable Fluorophores ‒ un progetto successivo inteso ad approfondire la ricerca sulle applicazioni di tali sonde nell’immunologia dei tumori ‒ ha ottenuto una sovvenzione Consolidator Grant del CER dell’UE, a partire dal 2018.
Parole chiave
ENDOIMAGE, DYNAFLUORS, immunologia, fluorofori, fluorescenza, biomarcatore, cancro, patogeni, funghi, immaginografia medica