Una nuova frontiera per la diagnosi precoce dei tumori arriva dai laboratori del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) di Napoli. Due istituti, l’Istituto per gli endotipi in oncologia, metabolismo e immunologia (Cnr-Ieomi) e l’Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti (Cnr-Isasi), hanno sviluppato una tecnica di imaging tridimensionale ottico in grado di distinguere con altissima precisione le cellule sane da quelle tumorali, senza l’uso di coloranti o marcatori chimici. La scoperta, pubblicata sulla rivista Advanced Science, introduce la Polarization-Sensitive HoloTomography (PS-HT), una metodica innovativa e completamente label-free.

Le cellule tumorali, per sostenere la loro crescita accelerata, consumano enormi quantità di glucosio e accumulano lipidi sotto forma di piccole gocce intracellulari, considerate importanti biomarcatori metabolici del cancro. Queste gocce presentano una proprietà ottica particolare, la birifrangenza, ovvero la capacità di modificare la direzione e la velocità della luce che le attraversa.

La tecnica PS-HT sfrutta proprio questa caratteristica, combinando imaging olografico tridimensionale e analisi della polarizzazione della luce. In questo modo, le gocce lipidiche diventano perfettamente distinguibili da altri componenti cellulari, consentendo di identificare i segni distintivi delle cellule tumorali senza ricorrere a trattamenti invasivi.

“La PS-HT ci permette di distinguere le cellule sane da quelle tumorali con un’accuratezza quasi totale”, spiega Hossein Khadem (Cnr-Ieomi), primo autore dello studio coordinato da Anna Chiara De Luca per Cnr-Ieomi e Giuseppe Coppola per Cnr-Isasi. “Si tratta di un passo avanti fondamentale nello studio del metabolismo del cancro e nella possibilità di una diagnosi precoce”.

Secondo Maria Antonietta Ferrara (Cnr-Isasi), la vera innovazione è proprio l’uso della birifrangenza come strumento diagnostico: “Questa proprietà ottica ci consente di riconoscere in modo chiaro e affidabile le gocce lipidiche, superando i limiti delle tecniche tradizionali basate solo sull’indice di rifrazione”. Inoltre, come sottolinea Maria Mangini (Cnr-Ieomi), la PS-HT “non richiede alcuna colorazione o trattamento chimico, permettendo di osservare le cellule in condizioni estremamente vicine a quelle naturali”.

Lo studio è stato realizzato nell’ambito della facility Euro-BioImaging, potenziata dal progetto PNRR SEE LIFE, che ha permesso di sviluppare la tecnica in un contesto avanzato di ricerca traslazionale. La PS-HT fornisce simultaneamente informazioni morfologiche, biofisiche e strutturali delle cellule, rendendo visibili differenze chiave tra cellule sane e tumorali in termini di volume, massa e organizzazione molecolare.

Questi parametri si confermano così veri e propri biomarcatori del tumore, fondamentali per la diagnosi e il monitoraggio. I ricercatori del Cnr sono concordi nel ritenere che la Polarization-Sensitive HoloTomography possa aprire la strada a nuove applicazioni cliniche come una tecnologia rapida, accurata e non invasiva, capace di rivoluzionare la diagnosi precoce e la personalizzazione dei trattamenti oncologici.

“Questo risultato dimostra come la sinergia tra ottica avanzata e biologia dei tumori possa generare innovazioni di grande valore, a beneficio della scienza e della medicina del futuro”, concludono i ricercatori.