Un microscopio QCL capace di analizzare l’impronta chimica dei tessuti senza ricorrere necessariamente a coloranti o reagenti è stato installato a Bari, nel PolySense Lab del Dipartimento interuniversitario di Fisica dell’Università degli Studi di Bari Aldo Moro e del Politecnico di Bari. Secondo quanto comunicato dal Politecnico, si tratta del primo sistema di questo tipo commercializzato e installato in Italia. Il valore dell’apparecchiatura è di circa 450 mila euro.
QCL è l’acronimo di Quantum Cascade Laser, ovvero laser a cascata quantica. Il dispositivo utilizza la radiazione infrarossa per analizzare le molecole presenti nei campioni. Poiché ogni biomolecola assorbe la radiazione in modo caratteristico, i dati raccolti possono restituire una sorta di impronta digitale molecolare del tessuto, offrendo informazioni sulla sua composizione e sulle eventuali alterazioni associate a una patologia.
Immagini senza coloranti e analisi con l’intelligenza artificiale
A differenza delle procedure tradizionali dell’anatomia patologica, la microscopia infrarossa può ricavare informazioni direttamente dalle proprietà chimiche e molecolari del campione, senza utilizzare necessariamente le colorazioni istologiche. La tecnologia QCL consente inoltre di acquisire immagini infrarosse più rapidamente rispetto ad alcuni approcci basati sulla spettroscopia FT-IR e di analizzare aree estese. Si tratta però di uno strumento di ricerca: le tecniche istologiche attualmente impiegate non possono essere considerate sostituite.
La quantità di informazioni prodotta dal microscopio può essere elaborata con algoritmi di intelligenza artificiale, progettati per riconoscere schemi ricorrenti e distinguere diverse aree del tessuto. In prospettiva, questi sistemi potrebbero contribuire a separare tessuti sani e patologici o a individuare caratteristiche biochimiche associate a specifiche malattie.
La possibilità è stata già esplorata in alcuni studi. Una ricerca pubblicata nel 2018 su Scientific Reports ha analizzato, con un sistema QCL, campioni di tumore colorettale provenienti da 110 pazienti. I risultati nella classificazione automatica dei tessuti sono stati promettenti rispetto alla valutazione istopatologica di riferimento, ma lo studio era di fattibilità. Non dimostra quindi che la tecnologia possa sostituire il patologo. Accuratezza e affidabilità dovranno essere verificate in studi clinici adeguati prima di un eventuale utilizzo diagnostico di routine.
Dalla ricerca oncologica alla medicina di precisione
Tra gli ambiti che saranno studiati nella nuova infrastruttura rientrano la ricerca oncologica, l’analisi dei campioni biologici, la patologia digitale e la stratificazione del rischio nel tumore della prostata. L’imaging molecolare potrebbe essere applicato anche allo studio di alterazioni metaboliche e di altre condizioni caratterizzate da cambiamenti nella composizione dei tessuti.
Il sistema è stato acquisito grazie alla collaborazione tra il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione del Politecnico di Bari e il Dipartimento interuniversitario di Fisica Uniba-Poliba, con il contributo della Fondazione D³4Health, dello Spoke 2 IN²LAB e dello Spoke 3 PolySense Lab. L’obiettivo è creare un’infrastruttura condivisa tra fisica, medicina, biologia, ingegneria e intelligenza artificiale.
La tecnologia, dunque, apre prospettive per una caratterizzazione più dettagliata delle malattie, ma non consente oggi diagnosi autonome di tumore. Saranno necessari ulteriori studi su campioni e pazienti per stabilire quanto l’analisi sia riproducibile e utile nella pratica clinica. Se le evidenze saranno confermate, il microscopio QCL potrà in futuro affiancare il lavoro degli anatomopatologi, rendendo alcune valutazioni più rapide, quantitative e standardizzate.
