A prima vista, un paio di immagini premiate create dalla ricercatrice post-laurea dell'Università di Southampton Catarina Moura sembrano avere un tema stagionale. Ma guarda più da vicino e vedrai che le parti componenti delle immagini (o micrografie) di un albero di Natale e di una ghirlanda stagionale sono in realtà costituite da cellule staminali create utilizzando innovative tecniche di imaging basate su laser utilizzate come parte di un programma di ricerca sulla medicina rigenerativa a Southampton.

Gli oggetti circolari verdi nelle immagini sono cellule di collagene e i "puntini" rossi sono cellule adipose, entrambi estratti da midollo osseo umano che Catarina ha colorato elettronicamente per esaltarne i dettagli. Normalmente, le cellule di collagene che appaiono verdi sulle immagini dell'albero e della ghirlanda di Catarina sarebbero di colore più blu ma, lei dice, le cellule adipose apparirebbero certamente rosse con i laser utilizzati. "Ho scelto il verde per le fibre di collagene nelle mie immagini perché quando usi la tecnica di etichettatura in genere usi una macchia che diventa fluorescente come verde e, perché uno scienziato di solito si riferisce a quel colore verde quando osserva le fibre di collagene etichettate, Ho deciso di utilizzare lo stesso colore e creare allo stesso tempo qualcosa di più festoso, "dice Catarina.

Lavorando con i biologi scheletrici al Southampton General Hospital, Catarina sta studiando nuove tecniche ottiche per monitorare lo sviluppo delle cellule, utilizzato in nuovi approcci di medicina rigenerativa - in questo caso, per creare e far crescere cartilagine da cellule staminali umane. Il suo dottorato di ricerca è focalizzato sullo sviluppo di un nuovo approccio di imaging privo di etichette per valutare le cellule staminali umane e la rigenerazione scheletrica in modo non distruttivo e non invasivo.

"Sto lavorando con il professor Richard Oreffo e il dottor Rahul Tare del Centro per lo sviluppo umano dell'università, Cellule staminali e rigenerazione che stanno cercando di creare e far crescere la cartilagine in laboratorio utilizzando le cellule staminali (autologhe) di un paziente per poi essere reimpiantate nel paziente se hanno un difetto della cartilagine, " spiega. "La mia parte del progetto è sviluppare e utilizzare tecniche per rendere più facile monitorare lo sviluppo delle cellule nella cartilagine in tempo reale, il che è importante per sapere se e quando è possibile utilizzarlo per il paziente. Se ha successo, puoi usare la stessa cartilagine per creare il nuovo tessuto, quindi è molto importante per noi eseguire il monitoraggio giusto".

Le tecniche tradizionali prevedono l'etichettatura o l'iniezione nelle cellule di coloranti o fluorofori - composti fluorescenti che "si illuminano" quando esposti alla luce - per rilevare le loro strutture intricate. Sotto la guida del suo relatore di dottorato, Sumeet Mahajan di Southampton, Professore di Biofotonica Molecolare e Imaging in Chimica e Istituto per le Scienze della Vita (IfLS), Catarina utilizza laser ultraveloci per ottenere lo stesso effetto ma in modo meno invasivo.

"Le tecniche tradizionali per rilevare se la cartilagine si sta sviluppando possono essere dirompenti e, in molti casi, distruttivo, "Spiega Catarina. "Il nostro processo non è stato utilizzato prima. Quello che stiamo cercando di fare è introdurre alla biologia tecniche normalmente utilizzate in chimica o fisica, utilizzando proprietà chimiche o strutturali intrinseche delle cellule staminali umane. Attualmente per la convalida abbiamo ancora bisogno di fare gli esercizi standard insieme alle nostre nuove tecniche per poter confrontare le due serie di risultati e, Certo, utilizzando laser ultraveloci dobbiamo assicurarci che tutto sia ottimizzato prima che possa andare in clinica, soprattutto il tempo di esposizione.

"L'enorme vantaggio con i nostri approcci di imaging basati su laser senza macchia è che è possibile utilizzare il campione di cellule staminali senza dover interrompere il processo di sviluppo in tempo reale, non è necessario eseguire alcuna distruzione cellulare e non c'è photobleaching (sbiadimento) che è abbastanza comune con il materiale fluorescente, Catarina entusiasta. "Basta mettere la cartilagine bioingegnerizzata sotto il microscopio e hai l'immagine."

Il professor Richard Oreffo ha aggiunto:"Fondamentalmente, a differenza degli attuali metodi standard basati sulla colorazione, l'approccio di imaging senza macchia è traducibile in clinica poiché le cellule staminali non vengono danneggiate o distrutte in alcun modo. Quindi, la tecnologia può essere utilizzata per valutare obiettivamente lo sviluppo e selezionare le cellule staminali per essere assolutamente sicuri prima di usarle per la terapia".

Professor Mahajan, ha concluso:"Questo lavoro esemplifica perfettamente la ricerca interdisciplinare interdisciplinare altamente entusiasmante che sta spingendo i confini per ottenere un impatto elevato. noi, che altrimenti sarebbe stato difficile, che ha portato a risultati entusiasmanti, alcune immagini straordinarie e intuizioni che hanno il potenziale per cambiare la vita delle persone usando la terapia con cellule staminali".