È affascinante pensare che tutti gli organismi sulla terra, almeno per un breve periodo della loro vita, sono stati unicellulari. Gli organismi pluricellulari infatti, iniziano la loro formazione da una singola cellula, lo zigote, frutto dell’unione di due gameti. Lo zigote contiene tutto il materiale genetico necessario alla formazione dell’intero organismo. Da singola cellula, lo zigote riesce ad accrescersi e moltiplicarsi grazie alla divisone cellulare, processo che porta alla formazione di due cellule figlie identiche. Nello specifico, la divisione cellulare è suddivisa in due steps, la mitosi e la citodieresi. La mitosi consiste nella replicazione e divisione del materiale genetico, con conseguente formazione di due nuclei identici. In seguito, la cellula madre viene divisa in due cellule figlie nel processo di citochinesi. Entrambi i processi sono fondamentali per ottenere la corretta formazione delle cellule figlie e dunque non stupisce che eventuali errori possano comportare danni severi, sia a livello cellulare che sistemico. Per esempio, una mitosi senza citochinesi porta alla formazione di cellule con materiale genetico in eccesso e tali cellule possono andare incontro a morte cellulare, ma anche dare il via a processi tumorali.
Un esempio di cytokinesis failure è riportato in figura 1, nella quale sono riportati frame di un esperimento in time-lapse con cellule pre-adipocitarie 3T3. Le immagini mostrano una cellula che, dopo svariate mitosi, ha accumulato numerosi nuclei nel citoplasma a causa di un fallimento del processo di citochinesi. Nel tentativo di effettuare un’ulteriore mitosi, la cellula va incontro a un processo di morte programmata (apoptosi) a causa dell’eccessivo accumulo di materiale genetico.
Figura 1: 5 frame di un esperimento di live-cell imaging ottenuto con olotomografia Nanolive. A. Cellula multi-nucleata, risultato di svariate mitosi senza citochinesi. B. Le membrane nucleari di alcuni nuclei iniziano a dissolversi, in quanto la cellula si prepara ad un’ulteriore mitosi. C. La cellula si contrae per iniziare la mitosi D. Tuttavia, il processo di mitosi non si conclude e la cellula va incontro a morte cellulare programmata. È possibile notare le caratteristiche “bolle” (membrane blebbing e apoptotic bodies). E. Terminato il processo di apoptosi, i detriti cellulari rimangono sul fondo della piastra, ma in un contesto fisiologico verrebbero rimossi in maniera controllata.
Tali immagini sono state acquisite con un sistema Nanolive, microscopio olotomografico in grado di visualizzare colture cellulari senza marcature a fluorescenza. L’olotomografia è una tecnologia non-invasiva che consente la visualizzazione di processi biologici senza alterazioni. Utilizzando marcatori a fluorescenza infatti, i danni da fototossicità sono quasi inevitabili e in esperimenti come quello riportato, la morte cellulare potrebbe esser stata indotta dal microscopio stesso. Con Nanolive, ogni dubbio e bias viene rimosso, consentendo la visualizzazione di processi delicati come la cytokinesis failure, senza alterazioni indotte dalla strumentazione.
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