A non-invasive tool for monitoring live macrophage activation in the immune response

Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectrometry has been long employed for multiple types of analysis, ranging from chemical to quantum physics evaluations. In more recent years, multiple studies focused on its application in metabolomic research. In the present research, we tried to extend such applications by applying them to the metabolic analysis of live cells, macrophages in particular. We have extensively characterized the metabolic patterns followed by macrophages in differential activation states –- inactive (M0), pro- (M1), and anti-inflammatory (M2). The development of a fingerprinting method to distinguish M1-activated cells from others will be presented in the context of this work, as well as the statistical analysis to support our findings. Such an application could revolutionize the current macrophage characterization methods, which heavily rely on cell fixation and immunostaining. Further efforts in this research could turn the NMR technique into a powerful diagnostic tool for many pathological conditions involving macrophages.

La spettrometria di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) è stata a lungo impiegata per vari tipi di analisi, che vanno dall'ambito chimico a quello della fisica quantistica. Negli ultimi anni, diversi studi si sono concentrati sulla sua applicazione nella ricerca biomedica, specialmente in metabolomica. Nel presente elaborato, abbiamo tentato di estendere tali applicazioni all'analisi metabolica delle cellule viventi, in particolare dei macrofagi. Abbiamo caratterizzato in modo approfondito i modelli metabolici seguiti dai macrofagi in diversi stati di attivazione: inattivo (M0), pro-infiammatorio (M1) e anti-infiammatorio (M2). Verrà presentato lo sviluppo di un metodo di fingerprinting per distinguere le cellule di tipo M1 dalle altre, oltre all'analisi statistica a supporto delle nostre conclusioni. Una tale applicazione potrebbe rivoluzionare i metodi attuali di caratterizzazione dei macrofagi, che si basano pesantemente sulla fissazione delle cellule e sull'immunostaining. Ulteriori sforzi in questa ricerca potrebbero trasformare la tecnica NMR in un potente strumento diagnostico per molte condizioni patologiche che coinvolgono i macrofagi.