I ricercatori dell’Università della California San Diego hanno trovato un insolito alleato nella ricerca di rendere la diagnosi del cancro più veloce, più accurata e più accessibile in tutto il mondo: la farfalla Morpho. Conosciuta per le sue scintillanti ali blu, la farfalla morfo deve il suo splendore non ai pigmenti ma alle strutture microscopiche che manipolano la luce. Ora, i ricercatori stanno sfruttando quelle stesse strutture per ottenere approfondimenti dettagliati sulla composizione fibrosa di campioni di biopsia del cancro, senza la necessità di colorazione chimica o costose apparecchiature di imaging.
I risultati sono dettagliati in un documento pubblicato in Materiali avanzati.
La fibrosi, l’accumulo di tessuto fibroso, è una caratteristica chiave di molte malattie, tra cui disturbi neurodegenerativi, malattie cardiache e cancro. In oncologia, la valutazione dell’entità della fibrosi in un campione di biopsia può aiutare a determinare se il cancro di un paziente è in uno stadio precoce o avanzato.
“La grande sfida, tuttavia, è che è estremamente difficile distinguere tra queste fasi usando gli attuali metodi clinici”, ha affermato la autrice senior dello studio Lisa Poulikakos, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering . Questi metodi si basano sui tessuti di colorazione per evidenziare le strutture chiave nella biopsia del tumore, ma i risultati possono essere soggettivi: un patologo potrebbe interpretare un campione in modo diverso da un altro. E mentre ci sono tecniche di imaging più avanzate che possono fornire dettagli più ricchi, richiedono attrezzature costose e specializzate che molte cliniche semplicemente non hanno.
È qui che entra in gioco la farfalla Morpho. Poulikakos e il suo team hanno scoperto che posizionando un campione di biopsia sopra un’ala di farfalla morfo e osservandolo al microscopio standard, possono valutare se una struttura di un tumore indica il cancro alla fase iniziale o in fase avanzata- – Senza la necessità di macchine per imaging costose.
“Possiamo applicare questa tecnica utilizzando microscopi ottici standard che le cliniche hanno già”, ha affermato Poulikakos. “Ed è più obiettivo e quantitativo di quello che è attualmente disponibile.”
L’idea di questo metodo è arrivata da Paula Kirya, una studentessa laureata in ingegneria meccanica presso l’UC San Diego e il primo autore dello studio. Kirya aveva precedentemente studiato le ali di Morpho Butterfly e le loro proprietà ottiche mentre una studentessa studentessa presso il Pasadena City College. Quando si è trasferita a UC San Diego e si è unita al laboratorio di Poulikakos – in cui i ricercatori costruiscono nanostrutture sintetiche per immaginare i tessuti biologici – ha riconosciuto un’opportunità.
“Avevo imaging ali farfalle, studiando come reagiscono a diversi ambienti”, ha detto. “E quando ho visto cosa stava facendo il laboratorio, ho pensato:” Il morfo ha naturalmente questa proprietà – perché non usarla? “”
I ricercatori hanno scoperto che le micro e nanostrutture dell’ala rispondono fortemente alla luce polarizzata, una sorta di luce che si propaga in una direzione specifica. Le fibre di collagene – che sono una componente strutturale chiave del tessuto fibrotico – interagiscono anche con la luce polarizzata, ma i loro segnali sono deboli. Posizionando un campione di biopsia sopra un pezzo di ala di farfalla morfo, i ricercatori hanno amplificato questi segnali, rendendo più facile analizzare la densità e la disposizione delle fibre di collagene.
I segnali risultanti possono quindi essere tradotti in una misura di quanto siano dense e organizzate le fibre di collagene nel campione di biopsia. Per fare ciò, i ricercatori hanno sviluppato un modello matematico basato sul calcolo di Jones, un metodo per analizzare la luce polarizzata. Il modello correla l’intensità della luce con la densità e l’organizzazione delle fibre di collagene, fornendo una metrica quantificabile per valutare la fibrosi all’interno del tessuto.
Usando questo approccio, i ricercatori hanno analizzato campioni di biopsia del carcinoma mammario umano-denso e collagene forniti da collaboratori e coautori di studio Jing Yang, professore nei dipartimenti di farmacologia e pediatria della UC San Diego School of Medicine and Co- Leader del programma di biologia e segnalazione del cancro presso il Moores Cancer Center e Aida Mestre-Farrera, uno scienziato post-dottorato nel gruppo di Yang. I loro risultati erano paragonabili ai metodi di colorazione convenzionali e un metodo di imaging avanzato e ad alto costo.
“In sostanza, stiamo cercando di espandere queste procedure con un’alternativa priva di macchie che non richiede nient’altro che un microscopio ottico standard e un pezzo di ala morfo”, ha affermato Kirya. “In molte parti del mondo, lo screening del cancro precoce è una sfida a causa delle limitazioni delle risorse. Se possiamo fornire uno strumento più semplice e accessibile, possiamo aiutare più pazienti a essere diagnosticati prima che i loro tumori raggiungano fasi aggressive.”
Mentre l’attuale studio si è concentrato sul cancro al seno, i ricercatori ritengono che la loro tecnica possa essere applicata a una vasta gamma di malattie fibrotiche.
“Siamo entusiasti di sfruttare questa tecnica per tutti i tipi di diagnostica dei tessuti”, ha detto Poulikakos. “È stato davvero sorprendente vedere quanto bene la natura avesse già progettato una soluzione tramite l’ala della farfalla morfo e le sue nanostrutture naturali. strutture.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
