Fondazione IFOM Istituto Firc di Oncologia Molecolare::Esploratori in punta di piedi, Microscopia e nanoscopia

« torna ai programmi di ricerca

Direttore del programma: Alberto Diaspro

Titolo del programma:

Microscopia e nanoscopia per inseguimento dinamico di biomolecole in 3D in sistemi cellulari

Esploratori in punta di piedi

Per saperne di più

Il programma sul sito del Campus IFOM-IEO

Alberto Diaspro in occasione del Festival della Scienza di Genova

CV:

Luogo di nascita: Genova
Anno di nascita: 1959
Laurea: Ingegneria elettronica presso l'Università di Genova
Diaspro è Professore associato in Fisica applicata presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Genova.

"Immaginiamo di esplorare una foresta intricatissima. Ci sono ostacoli da spostare sul cammino, ma ci sono anche tantissimi animali e uccelli sugli alberi. Se ci muovessimo 'a colpi di machete', potremmo esplorare la foresta a metà, perché faremmo scappare tutti gli animali e non riusciremmo a vedere com'è la vita normalmente in quell'ambiente. Perciò dobbiamo muoverci senza perturbare la foresta, dobbiamo esplorarla 'in punta di piedi'. Ecco, questo è esattamente quello che fa la microscopia ottica, in particolare la microscopia ottica a due fotoni, con la cellula: la esplora in punta di piedi."
A parlare così è Alberto Diaspro, direttore del programma IFOM "Microscopia e nanoscopia per inseguimento dinamico di biomolecole in 3D in sistemi cellulari". Il programma si svolge presso il Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Genova (Via Dodecaneso 33, Genova) e afferisce al laboratorio MicroscoBio (Centro di Ricerca in Microscopia e Spettroscopia correlativa in Biomedicina e Oncologia ) dell'Università.

Fotoni, fluorescenza e laser

Immagine ricavata da un microscopio a fluorescenza

Partiamo dal microscopio a fluorescenza. In questo sistema, un fascio di luce (cioè di fotoni) di una particolare energia colpisce delle molecole fluorescenti, "attaccate" al campione, che sono in grado di emettere a loro volta luce brillante.

Per avere fasci di fotoni concentrati e tutti della stessa energia ci vogliono i laser. E, per non far danni sulle cellule osservate, si usano laser che emettono 'pacchetti' di fotoni, cioè luce intermittente, per intervalli sufficienti a far emettere la fluorescenza ma non abbastanza lunghi da danneggiare i campioni

Energia "a rate"

Qui entra in gioco la tecnica di eccitazione a due fotoni, che invia sui campioni energia 'a rate'. "Supponiamo - spiega ancora Diaspro - di avere delle molecole fluorescenti in grado di emettere se colpite da fotoni di energia 10. Possiamo mandare sul campione due 'rate' di energia 5, cioè due fotoni di energia 5, ma così ravvicinate l'una all'altra che il campione crede di averne ricevuta una sola ed emette la sua fluorescenza. Naturalmente abbiamo bisogno di sorgenti laser ultraveloci e molto potenti, in grado di mandare sul campione un gran numero di fotoni per ogni 'pacchetto', perché altrimenti l'eccitazione a due fotoni, che è un fenomeno in natura rarissimo, non si vedrebbe praticamente mai." Così, utilizzando energie più basse, si provocano meno "disturbi" nell'immagine, che risulta estremamente nitida nel punto di fuoco del microscopio.

Una mappa per prevedere il cancro

Il team di Diaspro raccoglie immagini di tessuti, di singole cellule, di strutture subcellulari, di singole molecole. Per arrivare a costruire una "mappa" completa di quello che succede dentro una cellla, molecola per molecola. "Vogliamo capire - continua lo scienziato - come funziona l'organizzazione della 'foresta-cellula'. Una volta ottenute queste mappe tridimensionali, che possono essere raccolte nel tempo per seguire l'evolvere temporale delle strutture, si possono realizzare immagini digitali che rappresentano modelli tridimensionali degli oggetti studiati. Il nostro sogno è arrivare a prevedere, solo guardando le mappe, come una data cellula si può evolvere, se sta facendo le cose giuste o se rischia di diventare una cellula tumorale."