Il melanoma è la forma più letale di cancro della pelle, con oltre 232, 000 nuovi casi e 55, 000 decessi all'anno in tutto il mondo. Quelli con la pelle chiara o i capelli rossi sono spesso soggetti a melanomi difficili da rilevare, spesso causati dalle proprietà dei pigmenti all'interno della pelle chiamati melanine. Le persone con la pelle chiara hanno una maggiore concentrazione di melanina nota come feomelanina nella loro pelle, e una corrispondente maggiore probabilità di sviluppare il melanoma, in particolare, un sottotipo difficile da rilevare noto come melanoma amelanotico. Ad alte concentrazioni, la feomelanina è responsabile del rossore arancione nei capelli, ma è essenzialmente invisibile nella pelle.

Mentre l'eumelanina, il pigmento marrone-nero che si trova nella maggior parte dei melanomi, si vede facilmente, la feomelanina di colore chiaro è difficile da rilevare; anche con i progressi della moderna microscopia, la comprensione della molecola della feomelanina e del suo ruolo nel melanoma è sfuggita agli scienziati.

Recentemente, i ricercatori del Wellman Center for Photomedicine del Massachusetts General Hospital hanno fatto un passo avanti per individuare e studiare questa sfuggente molecola nella pelle. Sam Osseyran, uno scienziato del team guidato dal professore dell'Università di Harvard Conor Evans, presenteranno i loro risultati all'OSA Biophotonics Congress:Optics in the Life Sciences meeting, tenutasi dal 2 al 5 aprile a San Diego, California, STATI UNITI D'AMERICA.

La ricerca del gruppo Evans è incentrata sull'uso di una tecnica di imaging ad alta risoluzione chiamata microscopia coerente anti-Stokes Raman Scatterings (CARS), una variante della spettroscopia Raman più ampiamente utilizzata che consente l'imaging chimicamente specifico mediante il rilevamento di vibrazioni molecolari.

Evans, il cui gruppo di ricerca traslazionale è specializzato in microscopia e spettroscopia per comprendere le malattie del cancro e della dermatologia, afferma che il presupposto comune sulla localizzazione e l'imaging della feomelanina è che "non esiste davvero un buon modo per vedere questo pigmento per lo più invisibile quando si verifica nella pelle".

Ma il capo della dermatologia del Massachusetts General, David Fisher, si avvicinò a Evans e decisero di collaborare. Il team di ricerca di Evans ha affrontato la sfida dell'imaging con la feomelanina. "Quindi la mia squadra ha messo insieme le nostre teste, cercando modi per vederlo, " ha detto Evans.

Mentre un'altra tecnologia ottica, chiamata microscopia ad assorbimento transitorio, offre possibilità di studio della feomelanina, questo metodo è complesso e non si presta facilmente alla pratica clinica.

"Abbiamo iniziato a guardare attraverso la letteratura Raman, "Ha detto Evans. "La spettroscopia Raman è una tecnica molto matura che consente di rilevare le molecole tramite le loro vibrazioni chimiche uniche, che sono essi stessi derivati ​​dalla struttura delle molecole. La microscopia CARS è uno strumento Raman coerente che è simile all'utilizzo di un diapason per rilevare in modo specifico le strutture molecolari".

Fortunatamente, La microscopia CARS si è rivelata efficace per l'imaging della feomelanina. "La feomelanina ha una struttura chimica unica, non c'è nient'altro di simile nel corpo, "Evans ha detto. "Quindi, abbiamo iniziato a esaminare la struttura molecolare e abbiamo notato che c'era una corrispondente vibrazione molecolare unica che potrebbe essere utile per l'imaging del pigmento con la microscopia CARS".

Evans dà gran parte del merito al suo gruppo di ricerca, Sam Osseiran e la ricercatrice post-dottorato Tracy Wang, per aver aperto la strada allo sviluppo e al perfezionamento del metodo di microscopia CARS per l'imaging della feomelanina. Generalmente, La microscopia CARS utilizza due laser focalizzati su un campione la cui differenza di energia è "sintonizzata" su specifiche vibrazioni molecolari per generare informazioni di imaging ad alta risoluzione.

"Il lavoro condotto da Tracy è stato davvero un'applicazione piuttosto nuova della microscopia CARS per mirare a questa biomolecola che nessun altro ha provato a fare prima, " ha detto Osseiran. "Abbiamo regolato il nostro sistema e allineato e messo a punto tutto in modo da poter mirare specificamente a questo pigmento di melanina, feomelanina."

per caso, sviluppando il loro metodo di imaging CARS, il gruppo ha trovato un metodo complementare che potrebbe essere utilizzato per il rilevamento simultaneo di eumelanina chiamato microscopia ad assorbimento a somma frequenza (SFA). SFA utilizza uno schema di modulazione del segnale in grado di rilevare entrambe le specie di melanina. Questo strumento di imaging aggiuntivo è importante, poiché la maggior parte degli esseri umani produce entrambe le specie all'interno della pelle, rendendo importante la mappatura della distribuzione e della quantità di entrambi i pigmenti.

"L'imaging ad assorbimento a frequenza somma consente di visualizzare dove si trovano tutti gli assorbitori di melanina all'interno del tessuto, " ha affermato Evans. "Poiché sia ​​CARS che SFA possono essere eseguiti contemporaneamente, queste due tecniche possono essere utilizzate insieme per visualizzare contemporaneamente entrambi i pigmenti di melanina".

Wang e Osseiran ritengono che il loro metodo CARS e SFA potrebbe essere molto utile per la ricerca futura sul melanoma e sul suo trattamento, oltre a osservare i cambiamenti che si verificano con le specie di melanina in diversi stati. "Stiamo aggiungendo un altro strumento alla nostra cintura di utilità qui nelle nostre indagini sul melanoma, " disse Osseira.

Motivatore originale dello studio, David Fisher, ritiene che un vantaggio molto importante del lavoro potrebbe essere il suo ruolo potenziale nella diagnosi del cancro.

"Questo potrebbe offrire uno strumento nuovo di zecca per la diagnosi precoce di alcuni dei melanomi più letali, forse in una fase in cui potrebbero essere ancora curabili, " disse Fisher. "Più e più volte, è dimostrato che la diagnosi precoce salva la vita".