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Dal Mit le tecnologie per scrutare i segreti del cervello umano: mai visto così in dettaglio

Lo zoom, già stato sperimentato per indagare le lesioni causate dall'Alzheimer, consente di creare un atlante tridimensionale delle cellule cerebrali umane a risoluzione subcellulare

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Dal Mit le tecnologie per scrutare i segreti del cervello umano: mai visto così in dettaglio

Una nuova frontiera nella ricerca neuroscientifica è stata aperta grazie agli sforzi dei ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Il team di scienziati ha sviluppato una piattaforma innovativa in grado di esaminare interi emisferi del cervello umano in tre dimensioni, offrendo una risoluzione senza precedenti su molteplici livelli. Questa piattaforma, che combina tre tecnologie d'avanguardia, propone un'analisi dettagliata del cervello umano, partendo dall’architettura del tessuto e dalla morfologia cellulare fino ad arrivare ai dettagli cellulari e molecolari più minuti, incluse le connessioni tra neuroni, le strutture subcellulari e le proteine espresse. I risultati dello studio, pubblicati sulla rivista Science, dimostrano che questa tecnologia ha già mostrato notevoli potenzialità nell’analisi delle lesioni cerebrali causate dall'Alzheimer. L'obiettivo ultimo del progetto è ambizioso: creare un atlante tridimensionale delle cellule cerebrali umane a risoluzione subcellulare. Ma i ricercatori, guidati da Juhyuk Park, guardano oltre. "Prevediamo che questa piattaforma tecnologica scalabile migliorerà la nostra comprensione delle funzioni degli organi umani e dei meccanismi delle malattie, stimolando così lo sviluppo di nuove terapie", affermano.

Le tre tecnologie alla base della scoperta

Il lavoro svolto nell'ambito della *Brain Initiative Cell Census Network* ha portato allo sviluppo e alla combinazione di tre tecnologie innovative:

MEGAtome: un microtomo vibrante che affetta i tessuti con un taglio ultra preciso senza comprometterne le connessioni cellulari.

mELAST: un idrogel che rende i campioni di tessuto chiari, elastici, espandibili e marcabili in modo reversibile, consentendo studi su più scale.

Unslice: un software che ricompone le fettine di tessuto per ricostruire l'emisfero cerebrale in 3D, ripristinando perfino l'allineamento dei singoli vasi sanguigni e delle connessioni tra neuroni.

Questo mix tecnologico consente di studiare i campioni senza degradarli, rendendoli durevoli e analizzabili più volte, potenzialmente per anni.

Un approccio scalabile e veloce

L'osservazione di interi emisferi del cervello umano intatti e fino alla risoluzione delle singole connessioni (sinapsi) è di importanza cruciale. In primo luogo, permette di studiare molteplici aspetti su un unico cervello, evitando le complicazioni derivanti dall'uso di cervelli diversi che potrebbero presentare differenze significative. In secondo luogo, la scalabilità e la rapidità di esecuzione di questo approccio – l'imaging di un intero emisfero, una volta preparato, richiede 100 ore anziché molti mesi – permette di creare molti campioni rappresentativi di diversi sessi, età e stati patologici, facilitando così confronti più robusti per ottenere statistiche affidabili.

Verso una banca di cervelli digitali

Il coordinatore dello studio, Kwanghun Chung, ingegnere chimico del MIT, ipotizza già la creazione di una banca di cervelli interamente sottoposti a imaging. Questi cervelli potrebbero essere rianalizzati ed etichettati nuovamente con vari marcatori a seconda delle necessità, fornendo una risorsa senza precedenti per la ricerca neuroscientifica.

Prime applicazioni al morbo di Alzheimer

Per testare la piattaforma, sono stati analizzati due cervelli umani donati alla scienza: uno sano e uno colpito dal Morbo di Alzheimer. L'analisi dei campioni di tessuto della corteccia orbitofrontale ha rivelato regioni con una significativa perdita di neuroni. Utilizzando vari marcatori, i ricercatori sono riusciti a evidenziare le relazioni tra fattori patogeni e i diversi tipi di cellule. È emerso che la perdita di sinapsi è particolarmente concentrata nelle aree con una diretta sovrapposizione con le placche amiloidi. Questo rivoluzionario approccio presenta un potenziale immenso non solo per comprendere meglio le malattie neurodegenerative, ma anche per facilitare lo sviluppo di nuove terapie mirate.

 

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