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venerdì, Nov 05

Covid-19, la foto in HD dei danni ai polmoni che causa



Da Wired.it :

Cosa succede ai polmoni a seguito di un’infezione da Sars-cov-2? Adesso possiamo scoprirlo con un dettaglio mai avuto prima, anzi, possiamo vederlo: un team internazionale dell’European Synchrotron Radiation Facility, a Grenoble, in Francia, ha utilizzato una nuova tecnologia di imaging chiamata tomografia a contrasto di fase gerarchica, per scansionare i polmoni di un paziente deceduto a causa di Covid-19

La tecnica, molto più potente di una normale radiografia ospedaliera, ha evidenziato, con una risoluzione mai vista prima, come l’infezione da coronavirus crei un circuito anomalo tra il sangue dei capillari che hanno lo scopo di ossigenare il sangue e quello che irrora il tessuto polmonare stesso. Alla fine questo processo conduce alla scarsa ossigenazione del sangue, prima solo ipotizzata ma mai dimostrata. I dati delle scansioni, pubblicati sulla rivista Nature methods, si inseriscono in un progetto molto più ampio il cui obiettivo è creare un atlante del corpo umano ad altissima risoluzione.

La tomografia a contrasto di fase gerarchica (Hip-ct) è una tecnica di diffrazione a raggi X dell’European Synchrotron Radiation Facility (Esrf), che ospita la sorgente di raggi X più intensa esistente fino a oggi. Essa è costituita dagli elettroni ad alta energia che corrono attorno al cosiddetto anello di immagazzinamento della struttura, un acceleratore di particelle dalla circonferenza di 844 metri. L’Esrf funziona come un microscopio gigante, che rileva la posizione e il movimento degli atomi ed è in grado di offrire agli scienziati la struttura della materia a livello atomico, in tutta la sua complessità. Questa tecnologia è applicabile a numerosissimi campi, dalla chimica alla fisica dei materiali, fino ad arrivare alla biologia strutturale e alle applicazioni mediche

Capire l’architettura dei nostri organi 

I tessuti biologici sono complesse strutture tridimensionali formati da singole cellule organizzate in maniera gerarchica, che via via a costituiscono tessuti sempre più complessi. Mappare l’organizzazione spaziale e la morfologia delle cellule fino ad arrivare ai tessuti di dimensioni maggiori non è importante solo per studiare gli organi da un punto di vista anatomico, ma soprattutto per comprendere come essi funzionano e individuare meccanismi anomali che si instaurano con le patologie

La Hip-ct consente la mappatura tridimensionale degli organi su una vasta scala dimensionale, permettendo ai medici di visualizzare un intero organo come mai prima d’ora, visualizzandolo nel suo insieme e poi zoomando fino al livello cellulare. Grazie alla potenza dei raggi X, i ricercatori possono così vedere i vasi sanguigni di cinque micron di diametro (un decimo del diametro di un capello) in un polmone umano: una normale Tac riesce a discriminare strutture 100 volte più grandi, di circa 1 mm di diametro. 

Maximilian Ackermann, che ha utilizzato la tecnica ai fini clinici, ha dichiarato: “Poco dopo l’inizio della pandemia, abbiamo dimostrato che Covid-19 è una malattia che danneggia i vasi sanguigni utilizzando metodi di microscopia ottica dei tessuti e metodi molecolari. Tuttavia, queste tecniche non hanno dimostrato che ci sono cambiamenti vascolari a livello dei polmoni”. I ricercatori, quindi, hanno utilizzato il polmone da un donatore deceduto a causa dell’infezione da Sars-cov-2 per capire cosa succedesse a livello di questi organi. Combinando i metodi molecolari con la tecnica Hip-ct, gli scienziati hanno rilevato la presenza di un circuito anomalo del flusso sanguigno tra i vasi che ricevono l’ossigeno dai polmoni e quelli che hanno il compito di rifornire di sangue il tessuto polmonare stesso, con conseguenze importanti sui livelli di ossigeno di tutto il sistema circolatorio. Prima dell’utilizzo di questa tecnica, questa disfunzione era stata solo ipotizzata.

Il polmone presente nell’atlante degli organi umani. Foto: P.Tafforeau/ESRF

Foto: P.Tafforeau/ESRF

L’atlante degli organi umani

Ma non è finita qui: con il supporto della Chan Zuckerberg Initiative, organizzazione fondata dal patron di Facebook Mark Zuckerberg, il team di ricercatori sta utilizzando la Hip-ct per produrre un vero e proprio atlante di organi umani. Lanciato il 5 novembre, per il momento mostrerà la struttura di sei organi: un cervello, il polmone del paziente Covid-19, un cuore, due reni e una milza. Le immagini e i dati strutturali saranno disponibili online per i chirurghi, i medici e chiunque sia interessato.

Per il futuro, gli autori sperano che l’atlante riesca a contenere una libreria di malattie che colpiscono gli organi su una vasta scala dimensionale, dai 1 a 100 micron delle cellule fino ad arrivare a interi apparati, aiutando i medici a diagnosticare e trattare un’ampia gamma di malattie. Il team spera inoltre di utilizzare l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale per calibrare le Tac e le risonanze magnetiche, migliorando la comprensione delle tecniche di imaging clinico e consentendo diagnosi più rapide e accurate, oltre a indagare la struttura microscopica di numerose malattie, come i tumori o la malattia di Alzheimer.



[Fonte Wired.it]