Nuove tecniche rivelano il microcosmo delle cellule senza danni

RomeGli scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno ideato un nuovo metodo per visualizzare le cellule in alta risoluzione senza danneggiarle. Questa tecnica utilizza due tipi di raggi X: tomografia computerizzata (XCT) e microscopia a fluorescenza (XRF).

Punti Chiave:

• Questa tecnica permette di osservare la struttura dettagliata e la composizione chimica delle cellule.
• Aiuta a comprendere il funzionamento e le interazioni delle cellule.
• Ha potenziali applicazioni in medicina, agricoltura e altri settori.

Il team ha utilizzato cellule della linea renale embrionale umana (HEK 293) per il loro studio. Queste cellule sono facili da coltivare ma difficili da visualizzare con i raggi X. Hanno dovuto seguire un complesso processo per preparare i campioni.

Innanzitutto, trattare le cellule con paraformaldeide per preservarne la struttura. Poi, congelare rapidamente i campioni utilizzando etano liquido. Successivamente, trasferirli nell'azoto liquido. Infine, liofilizzare i campioni per rimuovere l'acqua mantenendo la struttura cellulare.

Tecniche di Imaging:

• XCT: Questa tecnica cattura la struttura fisica della cellula utilizzando raggi X per mostrare una sezione trasversale del campione.
• Microscopia XRF: Questa tecnica rivela la distribuzione degli elementi all'interno della cellula. Utilizza raggi X ad alta energia per eccitare il materiale, facendolo emettere fluorescenza. Questo aiuta a comprendere la composizione chimica della cellula.

Xianghui Xiao, uno scienziato di punta a Brookhaven, ha illustrato i vantaggi di utilizzare insieme due tecniche. La tomografia computerizzata a raggi X (XCT) fornisce un'immagine tridimensionale della cellula, che aiuta a indirizzare le misurazioni della fluorescenza a raggi X (XRF) verso aree specifiche. Questo metodo consente di risparmiare tempo e ridurre il rischio di danneggiare le cellule con un'esposizione eccessiva ai raggi X.

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Le nuove tecniche possono migliorare le applicazioni pratiche. Yang Yang, uno scienziato di Brookhaven, ha dichiarato che potrebbero essere utili per la somministrazione di farmaci. Grazie all'imaging delle parti delle cellule e al monitoraggio dei cambiamenti degli elementi durante il trattamento, gli scienziati possono comprendere meglio come funzionano i farmaci all'interno delle cellule.

Applicazioni Future:

• Analisi delle cellule umane e dei loro organelli.
• Studio dei funghi patogeni e dei batteri benefici.
• Comprensione delle interazioni tra patogeni e ospiti.
• Ricerca sul microbioma umano.
• Indagine sulle relazioni simbiotiche tra piante e funghi.

Qun Liu, un biologo strutturale di Brookhaven, ha dichiarato che questa tecnologia può aiutare a studiare colture come il sorgo. Il sorgo è cruciale per la bioenergia e comprendere come interagisce con il fungo dannoso Colletotrichum sublineola potrebbe portare a nuovi metodi per proteggere la coltura.

Questo innovativo metodo di imaging ci permette di scoprire di più sul funzionamento dei sistemi biologici. Offre soluzioni avanzate per osservare le cellule e crea nuovi strumenti per comprenderle meglio. Con il continuo progresso in questo campo, possiamo aspettarci di vedere immagini ancora più nitide della struttura e del funzionamento delle cellule.

Questo studio è stato finanziato dal programma di Ricerca e Sviluppo Diretto del Laboratorio di Brookhaven e dall'Ufficio di Scienze del Dipartimento dell'Energia.