Controluce - Figure per descrivere
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autore:
Claudio Brancolini
affiliazione:
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche,
Università di Udine
L'immagine
Apoptosi in diretta
Si chiama apoptosi (dal termine greco con cui si indica la caduta delle foglie dagli alberi o dei petali dai fiori) il processo di morte programmata che regola lo sviluppo degli organismi.Questa morte "fisiologica" (che è diversa dalla morte patologica, chiamata necrosi), è di vitale importanza per la crescita normale dei tessuti. L’apoptosi risulta infatti carente nei tessuti neoplastici.
Le immagini visualizzano alcuni fibroblasti umani trasformati con l'oncogene virale E1A per potere essere coltivati in vitro. Le cellule sono state trattate con l'etoposside, un inibitore della topoisomerasi, enzima coinvolto nella replicazione e nel riparo del DNA. L'etoposside viene usato in terapia anti-neoplastica perché è in grado di indurre l'apoptosi.
Le fasi dell’apoptosi si possono seguire attraverso le modificazioni cromatiche delle immagini.
La membrana mitocondriale è visualizzata in rosso mediante un catione fluorescente nel rosso che si accumula se il mitocondrio respira (e mantiene così il potenziale di membrana, cioè la differenza di carica tra l’interno e l’esterno del mitocondrio). Quando lacellula muore, il mitocondrio si permeabilizza, non ha più il potenziale di membrana e quindi perde il colore rosso.Emette invece sulle frequenze del verde una proteina chimerica che, oltre alla sequenza della proteina fluorescente GFP (Green Fluorescent Protein), contiene una sequenza per inserirsi sulla membrana mitocondriale esterna e una sequenza per promuovere il taglio da partedelle caspasi (cysteinyl aspartate-specific proteinase, enzimi che controllano l'apoptosi). Qunado vengono attivate le caspasi, la fluorescenza dellaGFP passa dalla membrana mitocondriale esterna al citoplasma e, da puntitata, diventa diffusa.
Le immagini visualizzano alcuni fibroblasti umani trasformati con l'oncogene virale E1A per potere essere coltivati in vitro. Le cellule sono state trattate con l'etoposside, un inibitore della topoisomerasi, enzima coinvolto nella replicazione e nel riparo del DNA. L'etoposside viene usato in terapia anti-neoplastica perché è in grado di indurre l'apoptosi.
Le fasi dell’apoptosi si possono seguire attraverso le modificazioni cromatiche delle immagini.
La membrana mitocondriale è visualizzata in rosso mediante un catione fluorescente nel rosso che si accumula se il mitocondrio respira (e mantiene così il potenziale di membrana, cioè la differenza di carica tra l’interno e l’esterno del mitocondrio). Quando lacellula muore, il mitocondrio si permeabilizza, non ha più il potenziale di membrana e quindi perde il colore rosso.Emette invece sulle frequenze del verde una proteina chimerica che, oltre alla sequenza della proteina fluorescente GFP (Green Fluorescent Protein), contiene una sequenza per inserirsi sulla membrana mitocondriale esterna e una sequenza per promuovere il taglio da partedelle caspasi (cysteinyl aspartate-specific proteinase, enzimi che controllano l'apoptosi). Qunado vengono attivate le caspasi, la fluorescenza dellaGFP passa dalla membrana mitocondriale esterna al citoplasma e, da puntitata, diventa diffusa.
La tecnica
Microscopia confocale time-lapse
Normalmente, la microscopia time-lapse viene realizzata con un microscopio confocale a fluorescenza perché il tipo di colorazione utilizzato con questa tecnica microscopica non uccide la cellula, ma ne evidenzia anzi i processi vitali che avvengono a livello molecolare.
La microscopia time-lapse è una tecnica per registrare l'evoluzione di un fenomeno biologico in vitro che si sviluppa in tempi più lunghi di quelli di una normale osservazione microscopica. Acquisendo a intervalli regolari - e alle stesse condizioni ambientali e di luce - immagini dello stesso campione lungo un certo numero di ore, si può ottenere una sequenza relativamente fluida del fenomeno studiato.
Analogamente a quanto avviene per la fotografia time-lapse, con cui si può accelerare lo svolgimento di un fenomeno macroscopico (come lo sbocciare di un fiore o il movimento delle nuvole), con una stazione di microscopia time-lapse si possono rendere osservabili in poche decine di secondi fenomeni che si svolgono nell’arco di ore, come il ciclo di vita cellulare, l’invio di segnali molecolari tra cellula e cellula, la motilità, la morfogenesi, la proliferazione cellulare e l'apoptosi.Normalmente, la microscopia time-lapse viene realizzata con un microscopio confocale a fluorescenza perché il tipo di colorazione utilizzato con questa tecnica microscopica non uccide la cellula, ma ne evidenzia anzi i processi vitali che avvengono a livello molecolare.
L'immagine principale e quella associata mostrano rispettivamente 9 e 36 fotogrammi di un video che in una sequenza di una decina di secondi compatta circa 8 ore di acquisizione. La sequenza è stata realizzata presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche dell' Università di Udine con un microscopio confocale Leica TCS –SP che permette l’acquisizione automatica di immagini digitali.
Cos'e' controluce
Controluce è una raccolta di immagini scientifiche provenienti dai laboratori di ricerca.
La scienza procede per modelli e anche per immagini. L'osservazione dei fenomeni, gli esperimenti di laboratorio, l'intuizione matematica, le simulazioni al computer utilizzano in molti casi la sintesi e la capacità evocativa di un'immagine. Sopratutto, le immagini sono un irrinunciablile ingrediente della comunicazione della scienza, sia interna che esterna a una certa disciplina.
Le immagini di Controluce vengono scelte e descritte da Ulisse con un lavoro di confronto e di dialogo con gli scienziati che le hanno prodotte. Si tratta di immagini che nascono direttamente dall'attività di ricerca, ma che hanno un alto potenziale comunicativo anche per un pubblico più ampio.
Approfondisci
approfondisciControluce è curata da Ettore Panizon
Immaginario Scientifico - Trieste
