Sensori multi-analisi da inserire nelle cellule
Le malattie e i traumi che danneggiano le cellule possono determinare una perdita di funzionalità e una riduzione della qualità della vita. Sono stati effettuati con successo trapianti di interi organi per ripristinare la funzionalità di vari organi, tra cui il fegato, i reni e il cuore. Anche il trapianto di tessuti (gli organi sono composti da vari tipi di tessuti) ha consentito di salvare vite umane e di ripristinare funzioni essenziali in molte persone sofferenti. Benché gli scienziati siano ben lungi dal poter trapiantare un cervello negli esseri umani, è stato realizzato con successo il trapianto di cellule embrionali umane e di tessuti. In particolare, le patologie riguardanti il sistema nervoso (ad esempio il morbo di Parkinson (PD)) hanno dimostrato di rispondere a tali trattamenti e sono in corso le prime sperimentazioni cliniche relative alla malattia di Huntington (HD). Le linee di cellule staminali multipotenti (NSC) sono costituite da cellule indifferenziate che possono trasformarsi in vari tipi di cellule, in base alle indicazioni provenienti dai loro ambienti locali. Il trapianto delle NSC costituisce un modello sperimentale ampiamente impiegato per studiare i processi implicati nella terapia di sostituzione cellulare nel sistema nervoso centrale. Tuttavia, gli studi sui meccanismi molecolari di differenziazione e integrazione funzionale di tali cellule nel tessuto ospite risultano incompleti. Alcuni scienziati europei hanno avviato il progetto Excell ("Exploring cellular dynamics at nanoscale"), finanziato dall'UE, per indagare sulla funzione cellulare e il meccanismo molecolare a livelli precedentemente impossibili. Gli scienziati stanno avvalendosi di nanostrutture, dispositivi funzionali le cui dimensioni si esprimono sulla scala di atomi e molecole. Con lo sviluppo della tecnologia lab-in-a-cell (LIC) (essenzialmente una scheda madre per l'inserimento finale in una cellula), gli scienziati forniranno una piattaforma sensore/attuatore su nanoscala per studiare singole cellule e insiemi di cellule e tessuti nel loro ambiente naturale. La piattaforma LIC si compone di un'analisi microfluidica di sensori multidiagnostici, che rileveranno in tempo reale le variazioni morfologiche delle cellule, comprese quelle causate da reazioni di legazione, monitorando anche le variazioni nell'acido ribonucleico intracellulare e in altre proteine. Inoltre integreranno le capacità di diagnostica per immagini ottica intracellulare servendosi di svariati marcatori fluorescenti. Il software per l'acquisizione dei dati e i protocolli per la riduzione del rumore saranno di importanza fondamentale per il successo del progetto. La piattaforma LIC di Excell rivoluzionerà lo studio delle dinamiche delle cellule e dei tessuti con un sensore multi-analisi funzionale in grado di determinare le variazioni in singole molecole all'interno di una cellula.
