Una rete ordinata con precisione di linee verdi e rosse rivela l'architettura microscopica che sta dietro ogni battito cardiaco. Scattata dal Dott. Kentaro Mochizuki del Giappone, questa immagine delle strutture del sarcomero nelle cellule del muscolo cardiaco di ratto è stata nominata vincitrice APAC della sesta edizione del concorso "Immagine dell'anno" di Evident.

Utilizzando un microscopio laser confocale e un obiettivo a immersione in olio 63X, Kentaro ha messo a fuoco in modo vivido la microstruttura lineare e ritmica del cuore. In premio, Kentaro riceverà un microscopio verticale CX23 di Evident.

Illuminare le strutture non visibili all'interno del cuore

In qualità di ricercatore presso il Dipartimento di Patologia della Kyoto Prefectural University of Medicine, Kentaro trascorre le sue giornate studiando gli organismi viventi e le malattie. Attraverso la microscopia confocale, rivela strutture invisibili a occhio nudo, tra cui schemi ordinati all'interno del muscolo cardiaco che rendono possibile ogni battito.

Come hai creato l'immagine?

I cuori di ratto perfusi sono stati fissati chimicamente con paraformaldeide (PFA), sezionati in blocchi di tessuto di diversi millimetri quadrati e colorati con coloranti fluorescenti. Le linee Z (verdi) e le linee M (rosse) sono state marcate tramite colorazione con Immunofluorescenza per α-actinina e titina, rispettivamente, mentre la regione della membrana cellulare (blu) è stata marcata utilizzando l'agglutinina del germe di grano (WGA).

Per l'imaging, le sezioni di tessuto colorate sono state poste su un vetrino con un mezzo di montaggio ed è stato utilizzato un microscopio laser confocale. Questa immagine è stata acquisita utilizzando un obiettivo a immersione in olio 63X (NA 1.4) e mostra una regione planare (88 µm × 88 µm) del miocardio subepicardico vista dal lato epicardico.

Hai incontrato delle difficoltà durante la creazione di questa immagine?

Abbiamo riscontrato diverse difficoltà tecniche durante i processi di colorazione e di acquisizione delle immagini. Per preservare la microstruttura del miocardio nel modo più naturale possibile, abbiamo colorato e fotografato il tessuto in sezioni intere senza procedere al sezionamento. Durante il processo di colorazione, ci siamo concentrati sulla permeabilizzazione della membrana per garantire che l'anticorpo potesse raggiungere le zone più profonde del tessuto, nonché sull'ottimizzazione della concentrazione dell'anticorpo e del tempo di reazione.

Durante l'utilizzo dell'effetto di sezionamento ottico del microscopio confocale, abbiamo prestato meticolosa attenzione al posizionamento del campione e alla regolazione della messa a fuoco per garantire che lo strato più esterno di cellule miocardiche sulla superficie curva del cuore rimanesse all'interno del piano di acquisizione delle immagini.

Perché hai scelto questa immagine come immagine da presentare al concorso?

Volevo condividere la bellezza e il mistero della struttura del sarcomero nel muscolo cardiaco con il maggior numero possibile di persone. Quando sentite l'espressione "microstruttura degli organismi viventi", potreste immaginare qualcosa di curvilineo e irregolare, ma spero che vi renderete conto che in realtà all'interno del corpo esistono strutture lineari, ordinate e periodiche. Sarei inoltre lieto se questa occasione suscitasse anche solo un minimo interesse per il mondo della ricerca.

C'è un messaggio ispirato da questa immagine?

Pur essendo profondamente colpito dalla complessa periodicità dei sarcomeri cardiaci, mi sono anche sentito spinto a esplorare se all'interno di questa struttura ordinata potesse nascondersi una qualche eterogeneità. Negli ultimi anni sono state scoperte varie forme di eterogeneità nei fenomeni e nelle strutture biologiche, e la ricerca sul loro significato e sulla loro importanza sta progredendo: il cuore non fa eccezione.

Ad esempio, spero di chiarire l'equilibrio spazio-temporale con cui questa struttura periodica si espande e si contrae in tutto il tessuto durante la contrazione cardiaca, contribuendo così alla nostra comprensione di patologie complesse come l'insufficienza cardiaca.

Quando hai iniziato a sentirti ispirata nell'usare i microscopi per creare arte?

Penso che sia stata la prima volta che ho visto le strutture fini all'interno delle cellule (probabilmente mitocondri e goccioline lipidiche) attraverso un microscopio a fluorescenza. Piuttosto che creare arte, ho avuto la sensazione che un'opera d'arte compiuta si stesse già dispiegando davanti ai miei occhi mentre osservavo attraverso il microscopio, quindi ho catturato e assaporato quella bellezza entro i limiti della mia ricerca.

Da quanto tempo crei opere d'arte con il microscopio?

Sono passati circa tre anni. Avendo avuto altre occasioni di eseguire immunoistochimiche e osservazioni microscopiche di cellule e tessuti per la mia ricerca, sono diventato anche più meticoloso nello screening—cioè nel determinare quali anticorpi utilizzare e in quali condizioni per visualizzare chiaramente le microstrutture che sto studiando (in sostanza ottenendo controlli positivi).

Durante il processo di selezione, ho cercato le angolazioni e le prospettive ottimali per far risaltare ogni dettaglio di ogni cellula e tessuto. Ogni volta che scattavo una foto di cui ero soddisfatto, la ammiravo o la mostravo a un collega seduto accanto a me per avere un suo parere. Ripensandoci ora, ho la sensazione di aver fotografato cellule e tessuti mentre assumevano varie pose.

Secondo te, da dove nasce questo fascino?

Ho sempre amato la natura e gli esseri viventi, e nutro una forte curiosità per la loro struttura e il loro funzionamento, piuttosto che per il loro aspetto esteriore. Questa passione si riflette nella mia attuale ricerca, in cui svelo il mondo nascosto degli organismi viventi e delle malattie. Il mondo delle cellule e dei tessuti osservato al microscopio è un affascinante connubio di caos dinamico e immobilità, nonché di ruvidezza strutturale e delicatezza: un mondo che non smette mai di affascinarmi e continua ad alimentare il mio entusiasmo sia per la ricerca che per l'arte.

Di cosa ti occupi professionalmente?

Sono un ricercatore nel Dipartimento di Patologia della Kyoto Prefectural University of Medicine (KPUM). Ho una formazione in ingegneria e, nell'ambito dell'ingegneria biomedica, mi occupo quotidianamente di risolvere problematiche biologiche e mediche utilizzando tecnologie ottiche, tra cui la microscopia.

Il tuo lavoro professionale nel campo dell'imaging si interseca con la tua attività artistica personale?

Nelle mie attività di ricerca quotidiane, mi confronto con l'arte che cellule e tessuti creano naturalmente. Oltre a condividere le immagini al microscopio risultanti con i miei colleghi, ho recentemente iniziato a condividere le immagini al microscopio—che, sebbene non pubblicate in articoli, possiedono valore accademico o merito artistico—su X e Instagram nell'ambito della serie "PositiveControlSharing", con l'obiettivo di condividere informazioni con altri ricercatori e dare un contributo alla società.

Qual è la tua esperienza con i microscopi Evident?

Utilizzo i microscopi di Evident da quando sono stato assegnato al laboratorio circa 16 anni fa. Oltre ai modelli successivi della serie invertita IX™ e della serie verticale BX™, ho recentemente utilizzato frequentemente il sistema di microscopia macro zoom MVX10 per scopi di ricerca. Continuo inoltre a utilizzare il microscopio confocale a scansione laser FV1000, che è presente nel nostro laboratorio da oltre 10 anni, prestando la massima attenzione alla sua manutenzione.

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