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Una nuova prospettiva nella comprensione delle dinamiche cellulari

By Mirko Rossi
Published 1 Febbraio 2024
7 Min Read
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La ricerca biomedica ha fatto passi ⁣da gigante negli ultimi anni,⁣ grazie allo sviluppo di tecnologie ​sempre più avanzate che permettono⁢ di analizzare in dettaglio il comportamento delle cellule⁤ all’interno del corpo umano. Tuttavia, fino ad​ oggi, gli scienziati ⁤si sono trovati di fronte a un limite significativo: la difficoltà di tracciare le ‍modifiche cellulari nel tempo. Questo ‌ostacolo sembra ​essere stato superato grazie a un innovativo metodo di ricerca chiamato Zman-seq, sviluppato dai ricercatori del laboratorio del Prof.⁣ Ido Amit⁣ presso l’Istituto Weizmann di Scienze.

Contents
Le potenzialità‍ e i limiti⁢ delle tecnologie a singola cellulaLa nascita di Zman-seqMetodologia e intuizioni ottenute da Zman-seqInsight sul glioblastomaProspettive future

 

Il ⁢metodo⁣ Zman-seq, che prende ⁤il nome dalla⁢ parola ebraica “zman” che significa “tempo”, permette di marcare le cellule ‌con dei timestamp e di seguirne le modifiche​ nel tempo, sia in ‌tessuti sani che patologici. Questa tecnica⁢ rappresenta una vera e propria macchina del tempo ‌cellulare, che offre una nuova ⁣prospettiva nello studio di ​sistemi biologici ​complessi e apre la strada⁣ allo sviluppo di terapie più efficaci per il cancro e altre malattie.

 

Le potenzialità‍ e i limiti⁢ delle tecnologie a singola cellula

Le tecnologie a⁣ singola⁣ cellula hanno permesso di ottenere immagini ad alta risoluzione dello sviluppo delle malattie e della risposta del corpo⁤ ai farmaci, di identificare popolazioni cellulari rare e di decifrare le interazioni tra le cellule​ e la loro distribuzione spaziale nei⁤ tessuti. Tuttavia, queste informazioni sono paragonabili a una serie di⁢ immagini fisse di ‍un​ film, che non permettono di comprendere appieno la trama. “Sapere cosa precede cosa non è sufficiente per dedurre la ⁤causalità, ma senza questa conoscenza, non abbiamo davvero la possibilità di capire⁤ quale sia la causa e quale l’effetto”, afferma Amit.

 

La nascita di Zman-seq

Il Dr. Daniel Kirschenbaum, ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Amit, è stato il pioniere nello sviluppo ⁤di questa tecnologia. Originario dell’Ungheria e ‍con un⁤ dottorato⁢ in neuropatologia conseguito in Svizzera, Kirschenbaum ha studiato il glioblastoma, il tumore cerebrale più comune ⁤e aggressivo.⁤ “Di solito pensiamo al cancro come a cellule che crescono fuori controllo, ma in ‍realtà, il cancro è anche la perdita della capacità del corpo, e⁣ in⁤ particolare del suo‌ sistema immunitario, di controllare questa crescita”, spiega Kirschenbaum.

Il glioblastoma è uno dei tumori più‌ immunosoppressivi. “Per capire come sconfiggere questo cancro, dobbiamo comprendere‌ cosa succede alle cellule immunitarie quando entrano nel tumore e perché perdono la capacità di combattere il tumore e diventano disfunzionali”, aggiunge Kirschenbaum. L’idea di sviluppare una⁤ sorta ⁢di orologio per ogni ‍cellula che indichi quando è entrata nel tumore e quando vengono attivati i segnali e i checkpoint che ‌la rendono incompetente sembrava impossibile fino a poco tempo fa.

Il breakthrough⁤ è arrivato quando Kirschenbaum ha deciso di adottare un⁤ approccio insolito. “Invece di⁣ cercare di misurare il tempo nelle cellule all’interno del tessuto tumorale, abbiamo deciso di provare ⁣a marcare le⁢ cellule ‌mentre sono ancora nel sangue, prima che entrino nel ‌tumore. Utilizzando diversi​ coloranti fluorescenti in momenti diversi, ⁣siamo poi in grado‌ di sapere esattamente quando ⁤ogni cellula è entrata nel tessuto e quanto tempo è rimasta lì, rivelando i ‌cambiamenti dinamici che sono avvenuti nelle cellule ⁢del tessuto”, spiega Kirschenbaum.

 

Metodologia e intuizioni ottenute da Zman-seq

La sfida, aggiunge Kirschenbaum, è stata sviluppare il ‌modo ottimale‍ per colorare ⁣le cellule nel sangue in momenti specifici, assicurandosi che il colorante non raggiungesse il tessuto ⁤stesso o rimanesse troppo a ⁢lungo nel sangue, potenzialmente mescolandosi con il colorante successivo. ⁢Allo stesso tempo, il colorante doveva rimanere sulle cellule ⁤abbastanza ⁤a lungo da ‌poter essere misurato. Come parte dello studio, i ricercatori del laboratorio di Amit hanno dimostrato che il ‍metodo rende possibile misurare il‍ tempo nelle ​cellule immunitarie in diversi ‌tessuti – il cervello, i ⁢polmoni e‌ il⁢ sistema digestivo di modelli animali.

 

Insight sul glioblastoma

Utilizzando Zman-seq,​ Kirschenbaum e i suoi colleghi sono stati in grado di ottenere informazioni su perché il sistema immunitario ⁣è ​così disfunzionale nel combattere il glioblastoma. “Ad esempio, abbiamo mostrato​ che le‌ cellule immunitarie⁣ chiamate cellule killer naturali, che‍ come suggerisce il nome sono cruciali per uccidere le cellule anomale, diventano disfunzionali molto rapidamente perché il ‌tumore dirotta i loro meccanismi di ⁣uccisione – e questo avviene entro meno di 24 ore dal loro⁣ ingresso nel tumore. Questo spiega perché i tentativi terapeutici​ di sfruttare il sistema immunitario per combattere ​il glioblastoma sono ⁢così inefficaci”, afferma ‍Kirschenbaum.

 

Prospettive future

Ora, i ricercatori del laboratorio di Amit stanno ⁤sviluppando ⁢modi per bloccare i checkpoint tumorali che disabilitano il sistema⁤ immunitario, al fine di riattivare il sistema immunitario nel glioblastoma e in altri tumori difficili da trattare. ‍Inoltre, prevedono di adattare Zman-seq allo studio della dinamica ⁤temporale delle cellule in‌ tutto il corpo umano. “Ad‌ esempio, molti pazienti affetti da cancro ricevono terapia ⁢prima dell’intervento chirurgico. Vogliamo utilizzare il metodo per colorare le cellule immunitarie nel corpo durante ‍quel⁣ periodo in modo che, dopo l’intervento, possiamo comprendere‍ meglio la dinamica ⁣delle cellule immunitarie nel tumore e ottimizzare i trattamenti dei pazienti”, aggiunge Kirschenbaum.

“Fino ad oggi, esistevano diversi metodi per analizzare i dati a‌ singola cellula e organizzarli lungo ‌un ⁢asse temporale ‌secondo diversi parametri.‍ Ma questi approcci erano tutti in qualche modo arbitrari nel scegliere quale fosse la⁢ sequenza degli eventi”, afferma Amit. “Zman-seq fornisce i ‘fatti concreti’, le ​misurazioni‌ empiriche che permettono agli scienziati di comprendere l’ordine preciso degli eventi che le cellule immunitarie e altre cellule attraversano‍ quando entrano in un tumore, e questo potrebbe portare⁢ a un ⁢modo completamente nuovo‍ di pensare su come generare terapie più efficaci per il cancro e altri disturbi.”

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