Trasparenza della Tartrazina – Come questo colorante alimentare comunemente usato potrebbe far progredire la sanità

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La ricerca medica dipende fortemente dagli studi su modelli animali, e i nostri progressi in medicina sono stati profondamente influenzati da metodi analitici migliori, inclusi tutti i componenti della multiomica: genomica, trascrittomica, proteomica, metabolomica, ecc.

Ma a volte, osservazioni molto meno avanzate sono le più utili. Per esempio i movimenti degli organi, la dimensione delle vene, ecc. Questo è più difficile di quanto sembri, poiché non è pratico né possibile con un budget ragionevole utilizzare tecniche di imaging avanzate come scanner e risonanza magnetica su migliaia di topi al mese.

Idealmente, i ricercatori vorrebbero poter guardare direttamente all’interno del corpo e degli organi dei campioni di prova, al costo più basso possibile.

Questo potrebbe diventare realtà, grazie al lavoro di ben 21 ricercatori della Stanford University. Hanno scoperto che una comune molecola colorante usata come colorante alimentare può essenzialmente rendere il corpo dei topi “trasparente” per l’analisi, e hanno pubblicato i loro risultati nella prestigiosa rivista Science, con il titolo “Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules”.

Come Vedere Attraverso i Corpi

La ricerca è iniziata osservando le limitazioni di molti metodi di imaging ottico a tessuto profondo, inclusi la microscopia a due fotoni, l’imaging a fluorescenza vicino infrarosso-II e la trasparenza ottica dei tessuti.

Tutti forniscono alcuni spunti, ma o mancano di sufficiente profondità di penetrazione e risoluzione o sono inadatti per animali viventi. Quindi una buona visualizzazione interna degli animali viventi è ancora una necessità insoddisfatta tra biologi e ricercatori medici.

I ricercatori hanno teorizzato a partire da un principio fisico chiamato modello dell’oscillatore di Lorentz. Senza entrare nei dettagli approfonditi della fisica implicata, è un principio che determina come gli atomi reagiscono alle onde elettromagnetiche (che includono luce visibile e non visibile).

Da questo principio fondamentale, i ricercatori deducono che molecole specifiche, quando disciolte in acqua, aumenterebbero l’indice di rifrazione delle soluzioni a base d’acqua.

A sua volta, ciò farebbe sì che acqua e lipidi avessero quasi lo stesso indice di rifrazione, rendendo l’intero corpo ugualmente trasparente a certe frequenze di luce.

Fonte: Science

“Abbiamo previsto che le molecole coloranti con risonanze di assorbimento nette nello spettro vicino-ultravioletto (300‑400 nm) e nella regione blu dello spettro visibile (400‑500 nm) siano efficaci nell’aumentare la parte reale dell’indice di rifrazione del mezzo acquoso a lunghezze d’onda più lunghe quando disciolte in acqua.

Di conseguenza, i coloranti solubili in acqua possono ridurre efficacemente il contrasto di indice di rifrazione tra acqua e lipidi, portando alla trasparenza ottica dei tessuti biologici viventi.”

Trovare la Tartrazina

Da quella che era un’intuizione teorica, hanno proseguito cercando una vera molecola colorante che corrispondesse alle caratteristiche richieste. Hanno scoperto che la tartrazina, un comune colorante alimentare approvato dalla Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti.

Hanno scoperto che la tartrazina aveva l’effetto di rendere reversibilmente trasparenti la pelle, i muscoli e i tessuti connettivi nei roditori vivi. Testando su idrogel di dispersione che imitano i tessuti e su tessuti biologici ex vivo (campionati/estratti), hanno anche riscontrato che la risoluzione dell’immagine poteva essere ridotta al livello micrometrico.

Fonte: Science

“Trasparenti” Topi

In pratica, ciò significava che sotto le giuste condizioni di luce, i ricercatori potevano osservare i tessuti più profondi, vedendo attraverso la pelle e i tessuti superficiali dei topi.

Fonte: Science

Utilizzando molecole coloranti assorbenti, possiamo trasformare l’addome tipicamente opaco di un topo vivo in un mezzo trasparente. Questo “addome trasparente” consente la visualizzazione diretta dei neuroni enterici marcati con proteine fluorescenti, catturando i loro movimenti che rispecchiano la motilità intestinale sottostante nei topi vivi.

Questo approccio potrebbe essere usato per altre parti del corpo del topo oltre all’addome, come ad esempio “il cuoio capelluto di un topo per visualizzare i vasi sanguigni cerebrali e l’arto posteriore del topo per imaging microscopico ad alta risoluzione dei sarcomeri muscolari”.

Ciò suggerisce anche che altri agenti simili potrebbero essere scoperti e messi in uso, forse con ancora maggiore efficienza e costi più bassi e facilità d’uso.

Investire nell’Imaging Biologico

Fin dall’inizio della medicina moderna, il progresso scientifico è stato guidato da miglioramenti negli strumenti di osservazione, dal primo microscopio ai sequenziatori genomici di oggi.

Questo è ancora vero oggi, con molte nuove tecniche emergenti, dai topi “trasparenti” discussi qui alle visualizzazioni 3D avanzate di tessuti viventi.

Se non sei interessato a scegliere aziende biotech o di imaging medico, puoi anche considerare ETF come Global X Aging Population ETF (AGNG), ARK Genomic Revolution ETF (ARKG), o Vanguard Health Care ETF (VHT) che offriranno un’esposizione più diversificata per capitalizzare sulla crescente industria della sanità e della biotecnologia legata alla longevità.

Oppure puoi consultare il nostro articolo su “5 Migliori Aziende di Sequenziamento del Genoma”.

Aziende di Imaging Medico & Dati

1. Illumina, Inc.

Illumina è la principale azienda di genomica, di gran lunga la più grande e consolidata del settore, con un fatturato di 1,2 Mrd di dollari, cresciuto dell’11 % CAGR negli ultimi 5 anni.

Fonte: Illumina

Come la maggior parte delle aziende di sequenziamento genomico, Illumina guadagna vendendo i sequenziatori, ma soprattutto vendendo i consumabili utilizzati dai sequenziatori, con il fatturato per macchina che di solito cresce nel tempo man mano che viene utilizzato a piena capacità.

Il nuovo modello di sequenziatore genomico dell’azienda, NovaSeqX, è un successo, con 390 spedizioni totali nel 2023. Questo ha accelerato l’adozione del sequenziamento genomico di massa tra i clienti di Illumina con più analisi multi-omiche (mescolando più tecniche “-omiche”) e una scala più ampia per analisi a cellula singola e spaziali.

Quando si discute di Illumina, è necessaria una lunga spiegazione per una nuova applicazione genomica, la rilevazione del cancro in un campione di sangue chiamata biopsia liquida. Illumina ha lavorato su questa tecnologia e poi l’ha trasformata in una società chiamata Grail.

Grail è molto riuscita dal punto di vista tecnico e commerciale, con 7.500 fornitori che prescrivono i test di Grail e superando il traguardo dei 100.000 test eseguiti. Ha inoltre rilevato il 92 % delle recidive tumorali in 6 diversi tipi di cancro del sangue.

Diversi anni dopo, Illumina riacquistò questa società a un prezzo molto più alto.

Ciò ha causato diversi problemi. Prima, le autorità regolatorie sia negli USA che nell’UE hanno sollevato preoccupazioni sul rischio di monopolio, con Illumina fornitrice di macchine di sequenziamento genomico a molti concorrenti di Grail.

Ciò ha comportato una multa di €432 M dall’UE. Se questa decisione che vieta l’acquisizione non viene risolta, “Illumina cederà Grail entro un anno se non vince la sua contestazione in tribunale UE.”

Fonte: Illumina

Un altro insieme di problemi è derivato dalle condizioni della costosa scissione di Grail, dalla raccolta di fondi e dalla riassorbimento in Illumina.

L’investitore attivista Carl Icahn ha attaccato il consiglio di amministrazione dell’azienda e ha implicato che possibili operazioni disoneste o fraudolente siano state fatte a favore degli insider contro gli interessi degli azionisti. La SEC sta anche indagando sulla questione.

Finora, l’amministratore delegato è stato cambiato, un altro membro del consiglio è uscito, 4 nuovi membri del consiglio sono stati nominati, e Illumina ha pubblicato un “Aggiornamento incentrato sulla Stewardship.” Puoi anche leggere di più su questi sospetti e accuse in questa serie di articoli di Non-GAAP investing.

Il titolo dell’azienda è crollato drasticamente dai massimi di luglio 2021 di quasi l’80 %, tornando ai livelli del 2013.

Questa è stata una situazione piuttosto scioccante per una grande e consolidata azienda come Illumina, indipendentemente dalla veridicità di queste accuse, poiché riflette negativamente sulla decisione di gestione di cedere Grail in primo luogo. Almeno, si è dimostrato un errore costoso.

Gli investitori vorranno valutare se sono pronti a seguirlo, Carl Icahn, un leggendario e controverso investitore attivista con un impressionante curriculum.

E se la cattiva governance degli ultimi anni è ora pienamente valutata, e forse ha danneggiato eccessivamente la valutazione dell’azienda rispetto alla sua molto solida leadership nel business del sequenziamento genetico.

2. 10x Genomics, Inc.

10x Genomics (TXG ) è leader nella biologia spaziale, che studia il genoma e il trascrittoma in 3D, consentendo la visualizzazione dell’attività dei geni a livello cellulare o addirittura intracellulare.

L’azienda è stata fondata nel 2012, con Serge Saxonov tra i suoi fondatori, direttore della R&D della società di test genomici personalizzati 23andMe.

10x Genomics è cresciuta usando una combinazione di R&D (oltre 1 Mrd di dollari investiti finora) e acquisizioni. In particolare, la sua piattaforma Visium è stata ottenuta tramite l’acquisizione di Spatial Transcriptomics nel 2018.

Fonte: 10x Genomics – 10x Genomics acquisitions timeline

Questo è anche il modo in cui 10x Genomics ha acquisito la sua piattaforma Xenium acquisendo Readcoor e Cartana nel 2020.

Nel 2020, ha anche lanciato la piattaforma Chromium, che è stata aggiornata l’anno successivo a Chromium X.

Attraverso l’acquisizione di Tetramer Shop nel 2021, 10x Genomics ha anche lanciato BEAM (Barcode Enabled Antigen Mapping) nel 2022. Consente ai ricercatori di identificare i componenti del sistema immunitario in dettaglio. Questo potrebbe avere un grande impatto nella ricerca sull’immunità e sulle nuove malattie.

I ricavi sono cresciuti del 17 % anno su anno nel Q2 2023, spinti dalle vendite di Xenium, con il traguardo di 100 unità vendute superato nell’agosto 2023.

L’azienda ha anche ottenuto a settembre 2023 una vittoria cruciale contro il suo principale rivale, Nanostring. Nanostring è attualmente vietata dalla vendita dei suoi strumenti CosMx Spatial Molecular Imager (SMI) nella maggior parte dell’UE per violazione dei brevetti di 10x Genomics.

L’azienda è ancora in una fase iniziale, in qualche modo simile ai primi giorni di Illumina. Per ora, la biologia spaziale è confinata al mondo della ricerca accademica e fondamentale. Ma come molte biotecnologie, potrebbe un giorno diventare diffusa, trasformarsi lentamente in uno strumento medico e poi in un test “di routine”. In ogni caso, il crescente numero di macchine installate dovrebbe guidare le vendite di consumabili e la crescita dei ricavi.