Il destino delle cellule utilizzate per l'imaging dopo la terapia cellulare
La scoperta che le cellule trapiantate potevano essere utilizzate a scopi rigenerativi, come farmaco attivo o come vettore di rilascio mirato di farmaci ha fatto scattare un crescente interesse per la terapia cellulare. Qualunque sia l''applicazione finale, è fondamentale poter rilasciare efficacemente queste cellule sull''organo bersaglio e monitorare il loro destino per comprendere i meccanismi di funzionamento della terapia cellulare. Sebbene l''imaging a risonanza magnetica (MRI) sia uno strumento estremamente potente per la diagnosi clinica e la ricerca biologica, ha una sensibilità limitata per seguire il destino delle cellule. Per affrontare questo problema il progetto ENCITE ("European network for cell imaging and tracking expertise"), finanziato dall''UE, mirava a migliorare i metodi esistenti e svilupparne di nuovi sulla base di imaging ottico e a risonanza magnetica (MR) per monitorare il destino delle cellule. L''obiettivo finale era riuscire a portare queste tecniche in ambiente clinico e applicarle nel trattamento del colpo apoplettico e delle malattie neurologiche, cardiovascolari e muscolo-scheletriche oltre a diabete e cancro. Tra gli obiettivi del progetto vi era l''aumento del numero di geni reporter disponibili per l''MRI, e lo sviluppo di metodi di imaging non invasivi per l''individuazione di processi quali la migrazione, la differenziazione, la proliferazione e la morte delle cellule. I partner erano interessati a creare nuovi reagenti, come nanoparticelle di ossido di ferro, complessi metallici paramagnetici e composti contenenti fluoro, che migliorerebbero sensibilità e specificità del labelling cellulare. Un nuovo agente rivelatore per imaging a base di gadolinio (Gd) ha dimostrato di fornire un impressionante miglioramento, sette volte superiore, rispetto agli agenti disponibili sul mercato. Sono state ideate anche nuove tecniche di marcatura cellulare, inclusa l''internalizzazione fotochimica (PCI) con minima interferenza sulle proprietà migratorie e funzionali delle cellule. Sono state formulate modalità pionieristiche di imaging non lineare che hanno permetto l''individuazione della struttura e della funzione dei tessuti tramite microscopia multifotonica. La luce eccitata dalle fibre di collagene e dai fasci di actomiosina (generazione di seconda armonica) è stata combinata con generazione di luce di terza armonica da fasci tissutali di adipociti, vie nervose, eritrociti e collagene e poi rilevata da microscopia multifotone. Questa tecnologia è stata utilizzata per la prima volta con successo dagli scienziati ENCITE per mappare i percorsi di invasione delle cellule del cancro durante la metastasi. La convalida preclinica dei metodi di imaging ha richiesto la creazione di strumenti che faciliterebbero il monitoraggio della migrazione, l''integrazione, lo stato funzionale e la differenziazione delle cellule staminali trapiantate. Il labelling delle isole pancreatiche tramite nanoparticelle di ossido di ferro superparamagnetiche ha permesso la riuscita dell''imaging a MR di queste cellule in un modello animale, dimostrando il potenziale di queste tecniche da applicare ai pazienti affetti da diabete di tipo 1. Gli strumenti sviluppati da ENCITE saranno utilizzati per monitorare qualsiasi outcome di miglioramento a seguito della terapia cellulare, incluso il funzionamento organico. Altre applicazioni includono il monitoraggio delle risposte immunitarie a seguito di immunoterapia per il cancro.
