L’idea di inserire, o ancora costruire, qualcosa di solido all’interno di una cellula viva ha a lungo fatto storcere il naso a molti ricercatori. Ciò per un eccesso di realismo. Una cellula è minuscola, fragile e già incredibilmente affollata. In uno spazio che non supera i venti micrometri si concentrano organelli, proteine, filamenti strutturali e una quantità impressionante di reazioni chimiche che avvengono allo stesso tempo. Non c’è spazio libero, non c’è ordine statico, e ogni intrusione rischia di compromettere equilibri fondamentali. Eppure, proprio in tale scenario apparentemente ostile, è stato possibile fare qualcosa che fino a poco tempo fa sembrava fuori portata: creare strutture tridimensionali direttamente all’interno del citoplasma. Il tutto senza distruggere subito la cellula.
Oggi in 3D costruiti nelle cellule umane: ecco i dettagli
Il vero ostacolo, per anni, è stato il modo in cui le cellule gestiscono ciò che entra al loro interno. Oggetti troppo grandi vengono inglobati, sì, ma finiscono segregati in vescicole che li isolano dal resto dell’ambiente cellulare. In pratica restano lì, come corpi estranei, incapaci di interagire davvero con i processi interni. Le tecniche tradizionali hanno sempre aggirato il problema lavorando con molecole o liquidi, ma quando si parla di costruire forme tridimensionali libere, tali soluzioni si rivelano inutili.
La situazione cambia con l’introduzione di una tecnica basata sulla polimerizzazione a due fotoni, che sfrutta un laser ultrarapido e una precisione estrema. In cellule HeLa, largamente utilizzate come modello sperimentale, viene introdotta una quantità minima di materiale fotosensibile, studiato per non risultare tossico. A questo punto il laser, guidato attraverso un microscopio, colpisce un punto preciso nello spazio interno della cellula. Solo lì il materiale si solidifica, mentre tutto ciò che lo circonda resta invariato. Spostando gradualmente il punto di fuoco, i ricercatori riescono a costruire strutture complesse. Ciò come se stessero stampando in tre dimensioni, ma su scala microscopica e dentro un organismo ancora vivo.
I risultati sono sorprendenti non tanto per la varietà delle forme, quanto per la loro definizione. Le microstrutture ottenute sono visibili al microscopio e si trovano realmente immerse nel citoplasma. In alcuni casi la loro presenza è così evidente che il nucleo cellulare si deforma leggermente, adattandosi allo spazio disponibile, segno che l’oggetto non è confinato in una vescicola, ma fa parte dell’ambiente interno.
L’intervento, ovviamente, non è privo di conseguenze. Dopo circa un giorno, una parte delle cellule non sopravvive, ma la percentuale è paragonabile a quella osservata in altri trattamenti invasivi. Quelle che resistono, però, continuano a funzionare normalmente: si dividono, mantengono la loro organizzazione interna e trasmettono le microstrutture alle cellule figlie. Solo le costruzioni più grandi sembrano rallentare tale processo. Per ora la tecnica resta lenta e limitata a interventi su singole cellule, ma le prospettive sono concrete.