Come mappare le cellule zombie senza eliminarle: la tecnologia RamanOmics che legge l’invecchiamento

Un team di ricerca guidato dal Massachusetts General Hospital, dal MIT e dalla Harvard Medical School ha sviluppato RamanOmics, una nuova tecnologia che permette di identificare e mappare le cellule zombie (o senescenti) direttamente all'interno dei tessuti senza distruggerle, combinando la luce della spettroscopia Raman con la genetica spaziale ad alta risoluzione. Leggendo una vera e propria "impronta chimica" i ricercatori sono riusciti a scoprire come l'invecchiamento molecolare cambi tra organi diversi come polmoni e pelle, svelando il ruolo fondamentale delle cellule senescenti nella riparazione delle ferite.

La piattaforma presentata nello studio "RamanOmics decodes the spatial vibrational–molecular architecture of senescence in aging and repair", unendo la chimica vibrazionale e la genetica garantisce un'accuratezza nell'identificare le cellule zombie superiore rispetto ai metodi tradizionali basati solo sull'RNA.

Nel nostro corpo ci sono delle cellule zombie

Con il passare del tempo o in seguito a lesioni, alcune cellule del nostro organismo smettono di dividersi ed entrano in uno stato chiamato senescenza cellulare. Spesso soprannominate "cellule zombie", queste cellule non muoiono: rimangono biologicamente attive, modificando il tessuto circostante attraverso la secrezione di segnali infiammatori e la riorganizzazione della struttura molecolare.

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Fino ad oggi, il loro studio si è basato quasi esclusivamente sulla trascrittomica, ovvero lo studio dei trascritti di RNA. Tuttavia, leggere quali geni sono attivi racconta solo una parte della storia. La trascrittomica tradizionale richiede spesso la distruzione del campione e non mostra la composizione chimica e metabolica reale, come la distribuzione dei grassi o la struttura delle proteine.

Come funziona RamanOmics: la tecnologia che le mappa senza eliminarle

Per superare questo limite, un team di ricerca internazionale guidato dal Massachusetts General Hospital e dal MIT ha sviluppato RamanOmics, una piattaforma il cui studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Aging.

Il sistema proietta una luce laser sul tessuto e analizza come le molecole rispondono facendo vibrare i legami chimici. In questo modo, restituisce un'impronta digitale biochimica completa senza l'uso di  marcatori o coloranti e senza danneggiare la cellula. Contemporaneamente, una tecnica di genetica spaziale permette di leggere i geni attivi e la posizione esatta di ciascuna cellula nel tessuto. Attraverso algoritmi di intelligenza artificiale, RamanOmics collega per la prima volta i programmi genetici alla composizione chimica reale.

I lipidi spia, l’invecchiamento e il ruolo nelle ferite: i risultati dello studio

Analizzando i tessuti di polmone e pelle in modelli animali, lo studio ha scoperto che le cellule zombie condividono una firma chimica comune: un accumulo di lipidi (grassi a catena ramificata) sulla loro membrana. Questo accumulo altera la fluidità della membrana e la segnalazione cellulare, funzionando come un vero e proprio "codice a barre" chimico che permette al laser di riconoscerle istantaneamente.

Allo stesso tempo, però, l'invecchiamento si manifesta in modo del tutto diverso a seconda dell'organo. Nei polmoni, la senescenza colpisce soprattutto le cellule degli alveoli e dei vasi sanguigni, attivando segnali chimici e genetici legati all'infiammazione e all'irrigidimento del tessuto (fibrosi). Nella pelle, invece, le cellule zombie si concentrano nello strato epidermico superficiale. Qui tentano di rinforzare la barriera cutanea esterna, mentre al contempo si riducono le riserve di collagene e la capacità di riparare il DNA danneggiato.

Le cellule zombie non sono soltanto un segno di deterioramento, ma svolgono un ruolo fondamentale nella riparazione dei tessuti. Applicando RamanOmics durante la guarigione delle ferite cutanee, i ricercatori hanno osservato un picco temporaneo di cellule senescenti a soli tre giorni dall'infortunio. In questo preciso momento di emergenza, le cellule si riattivano per coordinare la ricostruzione della barriera epidermica e rimodellare la ferita, dimostrando che la senescenza è una risposta fisiologica essenziale per la rigenerazione.

Trattandosi di un metodo ottico e non distruttivo, l'impronta Raman potrà consentire in futuro di monitorare l'invecchiamento dei tessuti in vivo nell'uomo e di valutare in tempo reale l'efficacia dei farmaci senolitici (le terapie volte a eliminare le cellule zombie) senza dover effettuare biopsie distruttive.