In breve
- La piattaforma integra microscopia Brillouin e spettroscopia Raman su un chip microfluidico per misurare contemporaneamente meccanica e biochimica.
- Deformazioni meccaniche cicliche negli sferoidi di tumore al seno attivano il gene ATF3 e aumentano il comportamento invasivo a 24 ore.
- Il progetto è frutto di una collaborazione tra IFOM Ets, Università di Perugia, Università degli Studi di Milano, CNR-IOM e Institut Curie, CNRS.
La nuova piattaforma fotonica integrata misura simultaneamente rigidità e risposte biochimiche in sferoidi tumorali tridimensionali.
Il sistema è totalmente ottico e combina la microscopia avanzata Brillouin, che valuta le proprietà meccaniche tramite la luce, e la spettroscopia Raman, che rivela la composizione biochimica all’interno di un microdispositivo fluidico. L’approccio permette osservazioni in tempo reale senza modificare le cellule, superando la limitazione degli strumenti precedenti che analizzavano separatamente componenti meccaniche o biochimiche. La piattaforma è stata sviluppata da un gruppo interdisciplinare di IFOM Ets, Università di Perugia, Università degli Studi di Milano, CNR-IOM e Institut Curie, CNRS di Parigi.
Piattaforma Brillouin e Raman integra misure meccaniche e biochimiche
La tecnologia combina per la prima volta la microscopia Brillouin e la spettroscopia Raman su un chip microfluidico. La microscopia Brillouin misura la rigidità e le proprietà meccaniche tramite la luce, mentre la Raman fornisce informazioni sulla composizione biochimica. Il sistema applica stimoli fisici controllati alle cellule tramite un dispositivo microfluidico progettato per simulare compressioni, flussi e deformazioni tipiche dei tessuti viventi. Il setup è completamente ottico e non invasivo, quindi compatibile con modelli biologici tridimensionali come gli sferoidi tumorali.
Risposte cellulari: gene ATF3 e invasività a 24 ore
Applicata a sferoidi di tumore al seno, la piattaforma ha evidenziato che deformazioni meccaniche cicliche inducono modificazioni immediate nella forma del nucleo cellulare. Le stesse deformazioni attivano una forte risposta allo stress, identificata con un aumento significativo dell’espressione del gene ATF3. Brenda Green riferisce che ATF3 si attiva quando una cellula riceve uno stress meccanico, metabolico o ambientale, che pu influenzare processi legati alla sopravvivenza, all’adattamento e, nei tumori, al potenziale invasivo. Le cellule mostrano memoria dello stimolo meccanico: a 24 ore presentano un comportamento più invasivo, come se la forza applicata avesse riscritto il loro programma biologico.
Istituzioni coinvolte: IFOM Ets e centri accademici italiani e francesi
Il progetto ha coinvolto IFOM Ets di Milano; Università degli Studi di Perugia, Dipartimento di Fisica e Geologia e Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie; Università degli Studi di Milano, Dipartimento di Oncologia ed Emato-Oncologia; CNRS UMR144 – Institut Curie e Institut Pierre-Gilles de Gennes di Parigi; e CNR-IOM di Trieste. Silvia Caponi del CNR-IOM di Perugia ha paragonato la transizione tecnologica all’integrazione di audio e video nel cinema sonoro, spiegando che la piattaforma combina ci che le cellule sentono in termini di forze fisiche con il monitoraggio delle loro risposte molecolari. Maurizio Mattarelli dell’Università di Perugia ha sottolineato la finezza della microfluidica nel riprodurre condizioni dinamiche irraggiungibili con strumenti tradizionali. Giorgio Scita di IFOM Ets e dell’Università degli Studi di Milano ha definito l’approccio completamente ottico, non invasivo e compatibile con i modelli biologici avanzati utilizzati in meccanobiologia.
Lo studio è stato condotto anche grazie a un My First AIRC Grant assegnato a Brenda Green, che ha potuto svolgere la ricerca presso IFOM. Per informazioni è indicato il contatto di Giorgio Scita, Dipartimento di Oncologia ed Emato-Oncologia, con le email GIORGIO. SCITA@UNIMI. IT e giorgio. scita@ifom. eu, e il numero telefonico 3285414238.
