Il luminol dalla tv al laboratorio per smascherare malattie autoimmuni

Ad ogni modo, oggi i metodi investigativi della polizia sono argomento di discussioni pubbliche e se mai qualcuno avesse dei dubbi sulla veridicità di quanto visto nelle fiction, ci pensano i vari talk show a confermare che quelle tecniche vengono utilizzate anche nella realtà per i crimini veri che puntualmente vengono portati alla ribalta dai media.

Una delle tecniche più note anche ai non addetti ai lavori ad esempio è quella del luminol, che consente di individuare tracce di sangue sulla scena di un crimine anche dopo che sono state lavate, semplicemente spruzzando una sostanza sulle superfici da indagare e poi osservandole al buio cercando l'eventuale comparsa di macchie blu fluorescenti.

Questa tecnica deve aver incuriosito anche i ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis visto che hanno pensato di utilizzare la stessa sostanza, su "scene del crimine" molto più particolari e microscopiche come i siti in cui il sistema immunitario attacca i tessuti del proprio corpo.

In uno studio pubblicato su Nature Medicine questi scienziati hanno ora spiegato che iniettando il luminol nei siti di infiammazione attiva in topi vivi, e sottoponendoli alla lampada a fluorescenza, questi appaiono blu con un bagliore che è possibile rilevare e registrare con apposite telecamere anche da fuori.
L'infiammazione scatenata da una reazione immunitaria anomala si pensa sia alla base di malattie autoimmuni come l'artrite, dell'aterosclerosi, di alcune forme di cancro e malattie neurodegenerative.

Secondo i ricercatori questa tecnica di imaging non invasiva per l'infiammazione dovrebbe aiutare gli scienziati a capire meglio come avviene e quindi come controllarla. Basterebbe infatti somministrare nella sede di sospetta infiammazione il luminol e osservare al buio il paziente: se la zona si illumina di blu vuol dire che c'è un'infiammazione in atto.

"E' sorprendente quanto sia specifico e sensibile questo approccio", spiega David Piwnica-Worms, uno degli autori della ricerca evidenziando altri pregi della tecnica oltre quello della non invasività. "Per esempio, abbiamo dimostrato che questa tecnica può evidenziare l'infiammazione del tessuto in cui si è all'inizio di un processo canceroso e che per tanto non è ancora visibile attraverso l'ispezione visiva o tattile".
Piwnica-Worms, professore di radiologia e biologia dello sviluppo, fa poi notare che i cardiologi ritengono l'infiammazione una componente fondamentale anche per la pericolosità delle placche ateromatose che si formano sulle pareti dei vasi con l'avanzare dell'età e che possono dare origine a occlusioni degli stessi o a emboli che poi migrano in altre sedi col rischio di infarto del tessuto a valle del blocco. I questo ambito infatti, l'infiammazione provoca un richiamo di piastrine che si attaccano alle placche aumentandone il volume o provocandone la rottura e quindi la liberazione nel circolo ematico da cui poi tutti i problemi per il paziente come l'infarti, ictus o coaguli polmonari.

Purtroppo, allo stato attuale, i vasi sanguigni del torace e del tronco sono troppo profondi rispetto alla superficie del corpo per risultare evidenziabili con questa tecnica di imaging, ma quelli degli arti e del collo sono abbastanza vicino alla pelle da far pensare che la si possa già utilizzare anche nell'uomo.
 
Shimon Gross, un giovane borsista tra gli autori della ricerca, ha proposto di utilizzare il luminol per visualizzare le sedi di infiammazione direttamente sul paziente come ogni altra tecnica di imaging, quando ha trovato studi precedenti che collegavano la bioluminescenza da luminol con l'attività della mieloperossidasi (MPO), un enzima tipico di alcuni tipi di cellule immunitarie che utilizza perossido di idrogeno (la comune acqua ossigenata) durante il processo infiammatorio.

Quando le cellule del sistema immunitario dette fagociti vengono richiamate e attivate in una sede in cui è stato rilevato un potenziale agente patogeno, la MPO utilizza il perossido di idrogeno per produrre molecole contenenti ossigeno altamente reattive che vengono accumulate in apposite vescicole in cui poi vengono inglobati anche gli invasori fagocitati allo scopo di distruggerli.

Nella fiction televisive come CSI, gli investigatori nebulizzano una miscela di perossido di idrogeno e luminol su scene del crimine. La miscela reagisce con il ferro dal sangue, che, in tale contesto funge da catalizzatore provocando la luminescenza del luminol. Negli organismo viventi il ferro non è accessibile direttamente. Il ferro contenuto nell'emoglobina, per esempio, si trova ancora all'interno di globuli rossi dove è per la maggior parte legato all'ossigeno, bloccando la possibilità di reagire con il luminol.

Dopo i primi esperimenti, Gross e Piwnica-Worms hanno capito che  potevano però distinguere l'infiammazione immune da altri processi che causano "l'accensione" del luminol, proprio per la presenza in questi siti della mieloperossidasi contenuta nelle cellule immunitarie.
"In pratica nel corpo di soggetti vivi, tutti gli ingredienti necessari a far accendere il luminol sono compartimentalizzati e quindi inaccessibili", spiega Piwnica-Worms. "Tuttavia dove si concentrano e attivano i fagociti contenenti MPO, come appunto a livello delle sedi di infiammazione, questi sono abbastanza liberi e presenti in concentrazioni sufficienti da attivare il luminol rendendone evidente il caratteristico bagliore blu anche all'esterno."
Per dimostralo gli scienziati hanno somministrato un irritante sulle orecchie di topi sani e successivamente iniettato il luminol: le cellule immunitarie che migrati al sito di irritazione in effetti erano in grado di far illuminare la sostanza cosa che invece non accadeva se lo stesso esperimento veniva fatto su topi privi del gene della MPO.

Una volta dimostrato questo Lee Ratner, un altro ricercatore della Washington University School of Medicine, ha provato ad utilizzare la nuova metodica su un tipo di tipi portatori di un tumore che attiva caratteristicamente le cellule immunitarie rilevando che l'iniezione del luminol permetteva non solo di evidenziare le zone di infiammazione intorno a tumori già noti, ma addirittura quelle che sarebbe diventati tumori settimane più tardi.

I ricercatori di St Louis hanno poi utilizzato la stessa tecnica anche per evidenziare l'infiammazione in un modello murino di artrite acuta.
Piwnica-Worms ipotizza che l'utilizzo del luminol, in questo ambito clinico, potrebbe migliorare la gestione del paziente con artrite consentendo anche una rapida valutazione della efficacia delle nuove terapie.
Lui e i suoi colleghi stanno ora lavorando per modificare chimicamente il luminol in modo da migliorarne il potenziale clinico.