Come un viaggio di Verne. Una nuova applicazione di realtà virtuale consente di visualizzare una cellula in 3D e analizzarne caratteristiche

Questa volta è toccato alla realtà virtuale dare un contributo allo studio della biologia e della medicina. E in più – particolare non trascurabile – “a firma” italiana. Come descritto da un recente articolo (pubblicato sulla rivista “Small Methods”), infatti, uno studio condotto congiuntamente da due Istituti del Consiglio nazionale delle ricerche – l’Istituto di scienze applicate e sistemi intelligenti ‘E. Caianiello’ e l’Istituto sistemi e tecnologie industriali intelligenti per il manifatturiero avanzato -, in collaborazione con il Dipartimento di medicina molecolare e biotecnologie mediche dell’Università degli studi di Napoli Federico, ha consentito di visualizzare una singola cellula in 3D.
L’innovativa metodologia rientra nel settore della citofluorimetria e della citometria, tecniche normalmente utilizzate in laboratorio per rilevare e identificare cellule specifiche mediante l’analisi delle caratteristiche fisiche di ognuna di esse.
“Il metodo sviluppato – spiega Vittorio Bianco, scienziato del Cnr e co-autore dello studio – e denominato ‘Generalized Computational Segmentation based on Statistical Inference’ (Generalized CSSI), permette di visualizzare e ottenere parametri quantitativi di una cellula partendo dall’immagine ottenuta attraverso il microscopio tomografico, ovvero un microscopio in grado di generare un’immagine 3D dei suoi organelli interni”.
L’obiettivo che ha mosso i ricercatori era riuscire a sviluppare una nuova tipologia di citometria, in grado di fare a meno di marcatori fluorescenti, ovvero molecole in grado di “colorare” e quindi distinguere tra loro differenti organelli intracellulari, ma, al tempo stesso, potenzialmente tossici per le cellule. Ciò è stato realizzato con l’implementazione di un metodo di ‘citometria tomografica 3D’ che consente di evitare l’utilizzo di tali marcatori e di restituire mappe tridimensionali di ciascuna cellula in flusso.
“È nato così un ambiente totalmente immersivo per la microscopia – commenta Ettore Stella del Cnr -, accessibile mediante occhiali per la realtà virtuale. L’utente, sia esso un ricercatore, un medico, uno studente, o un semplice curioso, può immergersi in un mondo parallelo per intraprendere un viaggio tra le cellule e nelle cellule”.
Le nuove possibilità acquisite sono davvero impressionanti. Basti pensare che, durante l’esplorazione virtuale, oltre a visualizzare al meglio le strutture all’interno di ciascuna cellula, si può accedere ‘on-demand’ a tutte le informazioni e i dati sulle sue caratteristiche fisiche. “È un viaggio alla Jules Verne, – aggiungono Massimo D’Agostino e Tommaso Russo, dell’Università degli studi di Napoli – che permette di scrutare nei minimi dettagli la struttura cellulare in 3D dalla prospettiva preferita: la combinazione tra citometria 3D tomografica e realtà virtuale apre scenari di sviluppo su diversi aspetti della biologia cellulare”.
Gli studiosi già prevedono che l’impiego della realtà virtuale potrà risultare decisivo nei futuri scenari della diagnostica medica sul ‘single cell imaging’, nella quale è impegnata l’infrastruttura di ricerca CIRO (Campania Imaging for Research in Oncology), finanziata dalla Regione Campania, dove si studiano e si applicano le tecnologie sull’imaging in campo oncologico. “Questi risultati – conclude Pietro Ferraro del Cnr-Isasi, Presidente del comitato scientifico di CIRO – potranno rivelarsi uno strumento potente per migliorare lo studio, l’analisi e la condivisione dei dati anche da parte di laboratori a distanza. Inoltre, questo primo innovativo esempio di metaverso “label-free” per cellule 3D costituisce una piattaforma di realtà virtuale che permetterà di aprire nuovi scenari per le attività di formazione, didattica e ‘outreach’, fornendo agli osservatori un’esperienza unica, informativa e più coinvolgente sulla biologia cellulare”.