Lampeggiamento non districato: I modelli di fluorescenza aiutano la diagnostica medica
La diagnostica per immagini standard rileva facilmente la maggior parte dei tumori cerebrali solidi, un terzo dei quali sono gliomi. Purtroppo, spesso sono necessari due complessi interventi chirurgici. Ora, però, alcuni ricercatori giapponesi potrebbero aver ideato un modo per eseguire la biopsia iniziale, gli esami di laboratorio e la successiva rimozione del tumore durante un’unica procedura chirurgica.
Durante la prima operazione per un glioma, una biopsia chirurgica, il chirurgo raccoglie un campione del tessuto sospetto. Un laboratorio esegue poi degli esami sul campione per diagnosticare il tipo di tumore (cioè se è benigno o meno) e per determinare il tipo di malignità. A seconda del piano di trattamento risultante, potrebbe essere necessario un secondo intervento chirurgico. Tuttavia, in uno studio recentemente pubblicato su Chem , i ricercatori dell’Università di Osaka e i partner che hanno collaborato hanno utilizzato una tecnica avanzata di fluorescenza basata sul DNA che potrebbe contribuire a portare la diagnostica del cancro in tempo reale nella pratica medica. Questo studio risponde a domande di lunga data della scienza di base e potrebbe aprire nuove direzioni nelle cure mediche.
Il trasferimento di elettroni fotoindotto è alla base di molti biosensori basati sul DNA. La comprensione da parte dei ricercatori della cinetica (cioè della velocità) di questo processo si basa sul comportamento medio di molte molecole, noto come misurazioni d’insieme. “Tali misurazioni oscurano il comportamento di una singola molecola che è fondamentale per la cinetica del trasferimento di elettroni”, spiega Shuya Fan, autore principale, “ma la nostra ricerca ha eliminato questa oscurità. Abbiamo usato la spettroscopia di correlazione di fluorescenza per misurare i modelli di fluorescenza transitoria – il lampeggiamento della fluorescenza – e così facendo abbiamo scoperto una chimica a singola molecola che farà progredire le applicazioni diagnostiche”.
I ricercatori hanno misurato la relazione tra la cinetica del trasferimento di elettroni in singole molecole di DNA con la distanza e la sequenza del DNA. La base del loro lavoro è stata la foto-irradiazione di una molecola fluorescente, che ha avviato il trasferimento di elettroni dal DNA. Una tecnica matematica nota come analisi dell’autocorrelazione ha indicato che una maggiore distanza tra la molecola fluorescente e un donatore di elettroni (un accettore di buchi) corrispondeva a una minore velocità di lampeggiamento della fluorescenza.
“Inaspettatamente, la velocità di trasferimento degli elettroni per ogni sequenza di DNA era una gamma unica di valori, un modello, piuttosto che un valore preciso”, spiega Kiyohiko Kawai, autore senior. “Abbiamo utilizzato il corrispondente lampeggiamento della fluorescenza per rilevare una mutazione puntiforme dell’mRNA del glioma in cellule coltivate”.
Un’estensione immediata di questa ricerca è una maggiore comprensione del modo in cui le mutazioni puntiformi si diffondono nell’organismo. Inoltre, l’approccio dei ricercatori è compatibile con la diagnosi del glioma in tempo reale durante una biopsia chirurgica. Pertanto, una terapia mirata del cancro senza la necessità di interventi chirurgici multipli è un’ulteriore estensione realistica di questo sviluppo della ricerca. Forse, sulla base di questa ricerca, la chirurgia del cancro sarà più semplice, più veloce e più efficace di oggi.
