Scorprire il destino delle cellule staminali

Lo scattering Raman-coerente anti-Stokes (CARS) è emerso recentemente come nuova tecnica di microscopia multifotonica in grado di identificare direttamente le biomolecole endogene con elevata specificità chimica. Questa tecnologia di imaging, quindi, è ideale per seguire in modo non invasivo e in tempo reale le cellule staminali viventi durante il processo di differenziazione. Il progetto CARSFORSTEM, finanziato dall'UE, ha sviluppato e adottato la tecnologia CARS per monitorare il destino delle cellule staminali viventi durante la differenziazione.

I ricercatori hanno sviluppato un metodo di imaging chimico quantitativo che va dall'acquisizione dei dati tramite CARS iperspettrale all'analisi e visualizzazione non presidiate delle concentrazioni assolute risolte spazialmente dei componenti chimici. Il metodo sviluppato è stato utilizzato nell'analisi delle immagini CARS iperspettrali per ottenere informazioni chimiche quantitative dei campioni in una vasta gamma di indagini di diverso tipo. In particolare, il metodo è stato utilizzato per studiare l'assorbimento di lipidi saturi e insaturi da parte degli adipociti derivati dalle cellule staminali.

Il metodo di analisi dell'immagine iperspettrale si è dimostrato fondamentale nello studio dei marcatori CARS per la differenziazione delle cellule staminali embrionali dei ratti (mES). I ricercatori hanno scoperto che nelle cellule mES che si differenziano in adipociti, l'imaging CARS iperspettrale rivela la presenza di strutture subcellulari chimicamente differenti dal citosol, concludendo che tali strutture contengono la proteina 4 legante degli acidi grassi, che facilita il trasferimento degli acidi grassi tra le membrane extra- e intracellulari degli adipociti. Questo risultato rappresenta il primo passo per l'identificazione del percorso di differenziazione delle cellule staminali, prima ancora delle modifiche morfologiche, tramite una tecnica di microscopia senza marchio.

In conclusione, il lavoro condotto dal progetto ha permesso di sviluppare un metodo rapido per l'imaging chimico in tempo reale e per la microscopia senza marchio ad alto rendimento e ad alto contenuto. Lo studio presenta importanti implicazioni per l'applicabilità della tecnologia delle cellule staminali come trattamento per una serie di malattie e potrà contribuire a chiarire i meccanismi fondamentali del metabolismo lipidico cellulare.