Al CNR-IBB di Napoli la ricerca si arricchisce di nuove prospettive grazie all’arrivo di tre strumentazioni di imaging tra le più avanzate oggi disponibili: una PET/MRI 7 Tesla cryogen free simultanea con criosonda MR SOLUTIONS, un sistema MicroTac integrato con bioluminescenza e fluorescenza 3D MILabs, e una DEXA KUBTEC per lo studio della composizione corporea. Tutti gli strumenti sono stati forniti da Assing. Tecnologie che aprono la strada a un approccio multimodale e non invasivo nello studio dei modelli animali di patologia, capace di restituire dati morfologici, funzionali, metabolici e molecolari con un livello di dettaglio senza precedenti. Con la dottoressa Sandra Albanese e la dottoressa Serena Monti, ricercatrici dell’Istituto di Biostrutture e Bioimmagini del CNR di Napoli, abbiamo approfondito le motivazioni alla base di queste scelte e i nuovi orizzonti che tali strumenti stanno aprendo, dalla ricerca oncologica allo studio delle malattie metaboliche e neurologiche.
Avete arricchito il vostro laboratorio con tre nuove strumentazioni di grande rilevanza scientifica: una PET/MRI 7 Tesla cryogen free con criosonda, un sistema MicroTac integrato con imaging ottico 3D e una DEXA. Qual è stata la motivazione alla base di queste scelte tecnologiche?
L’introduzione di queste tre nuove strumentazioni nel nostro laboratorio risponde all’esigenza di una caratterizzazione multimodale, integrata e ad alta risoluzione dei modelli animali di patologia, al fine di ottenere una comprensione più profonda e completa dei meccanismi fisiopatologici e degli effetti terapeutici. Da un singolo modello di patologia infatti, possiamo ottenere una caratterizzazione integrata, longitudinale e soprattutto non invasiva, che comprende aspetti morfologici, funzionali, metabolici e molecolari, riducendo il numero di animali necessari e aumentando la qualità e l’affidabilità dei dati sperimentali.
La PET/MRI 7 Tesla cryogen free con criosonda è una piattaforma di altissimo livello. In quali tipi di studi preclinici la impiegherete e quali vantaggi offre rispetto a sistemi convenzionali?
Il nostro tomografo PET/MR 7T con la sua completa fornitura in termini di bobine di risonanza, inclusa la criosonda, e la possibilità di acquisire simultaneamente sia immagini MR che PET consente l’integrazione di dati morfologici, funzionali e molecolari. La risonanza magnetica fornisce dettagli strutturali senza precedenti, in particolare nei tessuti molli ed è sicuramente la metodica di elezione per studi su modelli di malattie neurologiche oltre ad avere una sempre maggiore rilevanza nello studio di modelli di malattie metaboliche ed oncologiche, senza nessuna esposizione aggiuntiva alle radiazioni e con la possibilità di ottenere informazioni funzionali supplementari come perfusione, ossigenazione dei tessuti, ed altre. La tomografia a emissione di positroni fornisce informazioni metaboliche e funzionali, fondamentali per studi neurologici ed oncologici. Incorporando le due metodiche in una singola apparecchiatura, è possibile ottenere una sinergia nelle capacità di imaging, rendendo così possibile visualizzare e delineare con precisione le informazioni strutturali e funzionali e garantendo quindi una migliore delucidazione dei meccanismi fisiologici a livello molecolare e cellulare. Dal punto di vista prettamente tecnico, la PET/MRI, l’unica modalità in cui l’acquisizione delle immagini è veramente simultanea, ha anche il vantaggio di migliorare la risoluzione spaziale della PET. Infatti, il range dei positroni, che limita la risoluzione della PET, diminuisce in presenza di forti campi magnetici. Inoltre, la completa assenza di liquidi criogenici per il raffreddamento, ha comportato per noi un notevole risparmio di costi e spazi necessari per l’infrastruttura.
La combinazione tra PET e risonanza magnetica permette di integrare dati funzionali e morfologici nello stesso esperimento. Può farci un esempio concreto di come questo valore aggiunto si tradurrà nelle vostre ricerche?
Una tale metodica multimodale all’avanguardia ci consentirà sicuramente di ottenere una comprensione multiparametrica dei meccanismi fisiopatologici di una malattia, ma potrebbe aprire anche a nuove strade ad esempio lo sviluppo di sonde per imaging multimodale, ovvero composti che possono fornire contrasto sia per MR che PET. Ma l’integrazione di informazioni differenti nello stesso esperimento porta anche a vantaggi pratici nell’esecuzione dell’esame come la riduzione dell’anestesia alla quale l’animale deve essere sottoposto.
Il sistema MicroTac con ottica integrata per bioluminescenza e fluorescenza 3D apre nuove prospettive nello studio di modelli animali. Quali sono le principali applicazioni che intenderete sviluppare con questo strumento?
Tra i modelli murini più promettenti da sviluppare con questa metodica rientrano quelli di fibrosi polmonare e tumore polmonare, patologie di grande rilevanza per la comunità scientifica a causa della loro elevata aggressività e letalità. In questi contesti, l’integrazione dell’imaging ottico con la microCT consente di valutare in modo simultaneo e longitudinale sia le alterazioni morfologiche che si verificano nel tempo, sia l’andamento dell’infiammazione e della deposizione di matrice extracellulare, grazie all’uso di segnali fluorescenti nello stesso animale. Questo approccio permette di monitorare in modo più completo l’evoluzione della malattia e l’efficacia di nuove strategie terapeutiche.
La DEXA, invece, vi consente di analizzare la composizione corporea dell’animale. In che modo questo tipo di dato si integra con le altre informazioni raccolte dalle piattaforme di imaging?
La DEXA consente un monitoraggio longitudinale integrato della composizione corporea, un aspetto particolarmente rilevante in modelli di patologie oncologiche o metaboliche, in cui si osservano frequentemente alterazioni significative come la sarcopenia. La possibilità di quantificare in modo non invasivo le variazioni di massa grassa, massa magra, contenuto d’acqua e densità minerale ossea fornisce informazioni cruciali non solo per l’identificazione precoce della patologia, ma anche per la valutazione dell’efficacia di trattamenti terapeutici nel tempo.