Un microscopio ottico oggi arriva al massimo a 200 nanometri di risoluzione. Le nuove sonde HoTs sviluppate al Centro di Regolazione Genomica di Barcellona scendono a 3 nanometri con tecnica MINFLUX, vicinissimo ai 2 nanometri della doppia elica del Dna. Nelle biopsie di tre pazienti oncologici quello stesso Dna appare più lasso e disperso rispetto al tessuto sano, un dato che apre la strada a un nuovo tipo di biomarcatore tumorale.
Da 200 a 3 nanometri: cosa cambia sotto il microscopio
Le HoTs (Hoechst-6-TAMRA) sono molecole progettate per legarsi al Dna e lampeggiare in modo indipendente, come lucine natalizie. Ogni singolo lampeggio viene fotografato dal microscopio e ricostruito da un algoritmo: dopo migliaia di scatti l'immagine finale risulta dieci volte più nitida rispetto a quella di un microscopio convenzionale. Nelle cellule vive la risoluzione raggiunge i 20 nanometri con tecnica STORM, mentre nei campioni fissati in paraffina scende fino a 3 nanometri con MINFLUX. Lo studio HoT auto-blinking probes, abstract su PubMed è uscito su Molecular Cell il 28 agosto 2026.
La tecnica è stata testata su cellule della pelle umana, cellule HeLa, cellule staminali e sezioni di occhio di pesce zebra. Nella stessa area della biotecnologia si muovono anche gli enzimi capaci di leggere alfabeti genetici artificiali: un lavoro di UC San Diego appena descritto sul nostro sito racconta come un enzima cellulare ha letto per la prima volta un Dna a otto lettere, con la microscopia crioelettronica come strumento chiave.
Il ripiegamento del Dna come indicatore di aggressività tumorale
Il gruppo ha applicato le sonde a biopsie intestinali di tre pazienti con cancro colorettale, conservate in paraffina. Il Dna del tessuto tumorale appare significativamente più lasso e disperso rispetto a quello del tessuto sano prelevato dagli stessi pazienti. Studi precedenti avevano già mostrato che l'impacchettamento della cromatina si allenta con il progredire della malattia: adesso quella proprietà diventa misurabile con una precisione che prima era impensabile su campioni istologici di routine.
Il potenziale clinico è duplice. Da un lato, la stessa firma spaziale del Dna potrebbe fornire un indice quantitativo dello stadio del tumore, affiancando i marker molecolari già usati in patologia. Dall'altro, apre a terapie che agiscono direttamente sulla struttura tridimensionale del genoma, un fronte che si intreccia con le nuove scoperte sull'immunosorveglianza: uno studio giapponese, per esempio, mostra che nei supercentenari i linfociti T anti-tumore quadruplicano rispetto agli ottantenni.
La firma italiana e l'IA che riconosce le cellule al 96-98%
L'autrice senior è Maria Pia Cosma, professoressa ICREA al Centro di Regolazione Genomica di Barcellona, formata al TIGEM di Napoli e Cavaliere della Repubblica dal 2007. Con lei firmano la ricerca Hongyan Sun della City University di Hong Kong e Aiping Wang del Guangdong Provincial People's Hospital. Il gruppo di Cosma a Barcellona lavora da anni sulla cromatina e le cellule staminali, e a luglio 2026 aveva già firmato sullo stesso filone l'atlante della cromatina che confronta 12 specie eucariote.
Un secondo esperimento ha addestrato una rete neurale, chiamata AINU, a leggere le immagini prodotte dalle sonde. Il modello distingue le cellule della pelle da quelle staminali con un'accuratezza del 96-98% basandosi solo sulla geometria del ripiegamento del Dna. Significa che l'organizzazione spaziale del genoma contiene, di per sé, un'informazione sufficiente per identificare il tipo cellulare, senza bisogno di analizzare i geni espressi.
Il prossimo passo dichiarato dagli autori è validare le sonde su casistiche più ampie di biopsie oncologiche di diverso tipo e testare se le variazioni di ripiegamento correlino davvero con la prognosi clinica dei pazienti. Se il dato regge sui grandi numeri, il vetrino istologico potrebbe iniziare a raccontare molto più di quello che oggi riesce a mostrare al patologo.
Domande frequenti
Qual è l'innovazione principale introdotta dalle nuove sonde HoTs e dalla tecnica MINFLUX?
Le sonde HoTs, utilizzate con la tecnica MINFLUX, permettono di raggiungere una risoluzione di 3 nanometri, dieci volte superiore rispetto ai microscopi ottici convenzionali che arrivano a 200 nanometri. Questo consente di osservare il ripiegamento del Dna con una nitidezza mai raggiunta prima.
In che modo il ripiegamento del Dna può essere utilizzato come biomarcatore tumorale?
Lo studio ha mostrato che il Dna nei tessuti tumorali appare più lasso e disperso rispetto a quello sano. Questa caratteristica può diventare un nuovo biomarcatore quantitativo per valutare lo stadio del tumore e supportare la diagnosi clinica.
Quali tipi di cellule e tessuti sono stati analizzati con questa nuova tecnologia?
La tecnologia è stata testata su cellule della pelle umana, cellule HeLa, cellule staminali, sezioni di occhio di pesce zebra e su biopsie intestinali di pazienti con cancro colorettale. Questo dimostra la versatilità della tecnica su diverse tipologie cellulari e tessuti.
Qual è il potenziale clinico futuro di questa scoperta?
Oltre a fornire nuovi biomarcatori per la diagnosi e la stadiazione dei tumori, la scoperta apre la strada a terapie mirate sulla struttura tridimensionale del genoma. Inoltre, se validata su casistiche più ampie, potrebbe rivoluzionare l'analisi istologica di routine.
Come viene utilizzata l'intelligenza artificiale nella ricerca sul ripiegamento del Dna?
Una rete neurale chiamata AINU è stata addestrata a riconoscere i diversi tipi cellulari analizzando solo la geometria del ripiegamento del Dna, raggiungendo un'accuratezza del 96-98%. Questo dimostra che l'organizzazione spaziale del genoma contiene informazioni identificative delle cellule.
