La criomicroscopia elettronica: un’eccellenza dell’Università di Siena

Il laboratorio diretto dal professor Pietro Lupetti integra competenze elevate ed esperienza nelle analisi strutturali ad alta risoluzione e si pone all’avanguardia in questo settore

E’ una tecnica che ha rivoluzionato la ricerca biologica, permettendo di osservare campioni a risoluzione quasi atomica e consentendo giganteschi passi in avanti soprattutto nella biologia strutturale: il riconoscimento più alto all’importanza della criomicroscopia elettronica per l’avanzamento della ricerca è stato il recente premio Nobel a Jacques Dubochet, Joachim Frank, Richard Henderson, i tre scienziati che l’hanno inventata.

In pratica, questa tecnica si basa sulla possibilità – a lungo ricercata dagli studiosi in passato – di avere un campione stabile grazie a un congelamento ultrarapido che consente la vetrificazione dell’acqua presente nelle cellule. Attraverso questo processo fisico si preserva infatti la qualità della struttura da analizzare, e la si rende osservabile con il microscopio elettronico, superando così le difficoltà rappresentate dalla cristallizzazione dei campioni necessaria per le analisi di proteine a raggi X, e quelle inerenti alle metodiche convenzionali di stabilizzazione dei campioni mediante fissazione chimica.

Insieme a poche Università italiane, l’Università di Siena vanta da anni studi nel campo della criomicroscopia, grazie al laboratorio di microscopia elettronica, fondato dal professor Romano Dallai e diretto dal professor Pietro Lupetti, dove coesistono un microscopio Philips CM200-FEG TEM e un FEI Tecnai G2 Spirit, attrezzati per la crio-elettromicroscopia 3D di campioni idratati.

“Possediamo questi strumenti da vari anni – ricorda il professor Lupetti – grazie agli enormi sforzi fatti in collaborazione con Novartis e GSK. Nel tempo abbiamo collaborato con molte realtà di ricerca e abbiamo messo le nostre conoscenze e strumentazioni di microscopia elettronica al servizio della comunità scientifica nazionale e internazionale, divenendo così laboratorio di riferimento per molti gruppi di ricerca nel settore pubblico e privato”.

Il laboratorio, all’interno del dipartimento di Scienze della vita, oltre che essere dotato di specifiche strumentazioni, ha una forte esperienza nell’analisi microscopica ad alta risoluzione delle strutturte macromolecolari coinvolte nella motilità cellulare, nella morfologia funzionale delle strutture ciliari,  degli assonemi (sorta di impalcature delle ciglia), oltre che nella spermatologia comparata e ultrastruttura degli invertebrati per lo studio della evoluzione biologica.

“Accanto alla strumentazione – continua Lupetti – il laboratorio può contare su ricercatori e tecnici di elevata e specifica esperienza nel settore, con conoscenze teoriche e competenze che vorremmo mettere sempre di più alla prova in futuro, soprattutto se avremo la possibilità di implementare i mezzi a disposizione”.

Al momento il laboratorio del professor Lupetti sta collaborando in particolare al progetto diretto dalla professoressa Tatiana Baldari, sullo sviluppo di targeting diagnostici e teranostici basati su nano sistemi e/o linfociti ingegnerizzati per l’individuazione precoce e il trattamento del melanoma e della sclerosi multipla (POR-FESR 2014-2020, BANDI RSI – Progetti Strategici di ricerca e sviluppo), e al progetto, sempre in campo di nanodiagnostica, diretto dalla professoressa Luisa Bracci, riguardante la sintesi e la validazione biologica di nuovi nanodispositivi selettivi, capaci di individuare cellule cancerose (IG 2014).

Il professor Lupetti prevede di utilizzare la criomicroscopia elettronica anche in un altro progetto in corso, finanziato da Telethon alla collega Baldari, che mira a chiarire il ruolo delle proteine nell’assemblaggio delle sinapsi nei linfociti T, in presenza di immunodeficienza.

Altro fronte di attività per la struttura diretta da Lupetti, le collaborazioni per analisi che vengono chieste dall’esterno, da parte di altri gruppi di ricerca, dall’industria biotecnologica medica e farmaceutica, di laboratori di analisi per la salute umana.

Un altro passo per lo sviluppo delle attività del laboratorio – svela infine Lupetti – sarà la progettazione di corsi di formazione specifici sull’utilizzazione dei criomicroscopi e sulla preparazione dei campioni: “In presenza di tecnologie così sofisticate occorrono operatori altamente specializzati, in grado di interagire con le macchine. Al momento stiamo cercando finanziamenti per questo particolare ambito di ricerca per cui nel mondo scientifico c’è un incremento di richiesta, anche dopo la visibilità conquistata dalla criomicroscopia grazie ai Nobel”.

 

6 dicembre 2017

 

A.G.

Nella foto di copertina: da sinistra, la professoressa Caterina Mencarelli (esperta in biochimica e strutturistica del citoscheletro in cellule animali); il professor Pietro Lupetti; il dottor Francesco Barbieri; dottorando; il dottor Eugenio Paccagnini, tecnico di microscopia elettronica; Leonardo Masi, tecnico di microscopia elettronica; la dottoressa Ambra Pratelli; dottoranda, Alessandro Gradi; tecnico di microscopia elettronica; dottoressa Mariangela Gentile, dottoranda.