L. Varriale, V. Paba, B. Mazziotti, A. Kisslinger, G. Palumbo

Introduzione: In collaborazione con il Dipartimento di Fisica (Uni) e l'Istituto di Biofisica (CNR) di Pisa, abbiamo catturato cellule linfocitarie umane utilizzando una trappola ottica appositamente costruita, mostrando che la radiazione infrarossa può potenzialmente essere impiegata per effettuare manipolazioni cellulari di interesse biotecnologico (produzione di anticorpi monoclonali, trasfezioni di cellule che crescono in sospensione, clonaggio di cellule specifiche da estratti tissutali non purificati, etc.). Occorre tuttavia comprendere fino a che punto la radiazione che "cattura e muove" la cellula sia inoffensiva per essa.

Risultati: Per verificare se e quali effetti la radiazione laser produce alle condizioni impiegate per il trapping, abbiamo eseguito una serie di esperimenti su linfociti di origine umana U937 (il cui intrappolamento è stato videoregistrato) e HL60. Entrambe le linee cellulari crescono in sospensione e, trattate con quantità efficaci di un estere del forbolo (TPA) sono capaci di differenziare in macrofagi/monociti. A questo scopo i linfociti venivano: 1) trattati con solo TPA o 2) irradiati (10 secondi/cellula, potenza continua di 600 mW a 805 nm) o 3) trattati con TPA e irradiati. Le cellule venivano poi studiate dopo 4 o 18 ore dall'esposizione alla luce. In particolare, sono stati valutati i parametri di proliferazione cellulare, di differenziamento (assunzione del fenotipo tipico dei monociti/macrofagi quali l'adesione alle piastre), la produzione di specifiche citochine e fattori di crescita, la modulazione temporale della espressione di geni della famiglia bcl-2.

Risultati al momento preliminari ci permettono di affermare che l'effetto della radiazione, riconducibile probabilmente ad un modesto e localizzato innalzamento termico, non si traduce in un danno morfologico direttamente evidenziabile. L'aumento di produzione di IL-6 osservato in cellule trattate con TPA viene replicato dalle cellule esclusivamente irradiate mentre viene sinergisticamente aumentato quando le cellule oltre all'irraggiamento sono trattate con l'estere del forbolo. L'espressione di Bcl-2 e Bax, valutata attraverso western blots, è variata dal trattamento con TPA, dal semplice irraggiamento e ancora una volta sinergisticamente dal doppio trattamento. Questi effetti sono osservati a 4 ore dall'irraggiamento; essi si attutiscono e scompaiono completamente nelle ore successive. Attualmente stiamo indagando sulla espressione degli altri geni quali bcl-X), p53 (che è notoriamente difettiva in una delle due linee cellulari) e proteine da stress termico (HSP).

Conclusioni: I dati a nostra disposizione al momento indicano che la radiazione infrarossa è capace di suscitare alterazioni nella espressione di alcuni geni coinvolti nella sopravvivenza cellulare soprattutto quando le cellule irradiate siano state già "pressate" da altri stimoli (TPA, per es.). I dati, sebbene preliminari, indicano inoltre che cellule in quiete "normali" quando irradiate alterano modestamente e reversibilmente il loro profilo di espressione genica. Questa osservazione ci permette di sostenere che la pinza ottica oltre a rappresentare uno strumento maneggevole, versatile ed innovativo, è un mezzo di manipolazione cellulare potenzialmente sicuro almeno quanto altri attualmente disponibili.