Una nuova piattaforma sviluppata al Massachusetts Institute of Technology (MIT) sta rivoluzionando lo studio del cervello umano, permettendo di osservare interi emisferi con una risoluzione senza precedenti. Questo innovativo metodo di analisi, che combina tre tecnologie all’avanguardia, consente di esaminare le strutture cerebrali a livello cellulare e molecolare, incluse le connessioni tra neuroni e le proteine espresse.
Un’analisi senza precedenti
Il sistema, messo a punto dai ricercatori del MIT, ha già dimostrato la sua efficacia nello studio delle lesioni causate dall’Alzheimer. Come riportato sulla rivista Science, l’obiettivo ultimo del progetto è la creazione di un atlante tridimensionale delle cellule cerebrali umane con risoluzione subcellulare. “Questa piattaforma tecnologica scalabile migliorerà la nostra comprensione delle funzioni degli organi umani e dei meccanismi delle malattie, stimolando lo sviluppo di nuove terapie“, spiegano i ricercatori guidati da Juhyuk Park.
Tecnologie innovative al servizio della scienza
La piattaforma combina tre tecnologie innovative:
1. MEGAtome: un microtomo vibrante che affetta i tessuti con un taglio ultra preciso, mantenendo intatte le connessioni tra le cellule.
2. mELAST: un idrogel che rende i campioni di tessuto trasparenti, elastici, espandibili e marcabili in modo reversibile, consentendo uno studio dettagliato su più scale.
3. Unslice: un software che ricompone le fettine di tessuto per ricostruire l’emisfero cerebrale in 3D, ripristinando l’allineamento dei singoli vasi sanguigni e delle connessioni tra neuroni.
Questo mix tecnologico permette di studiare i campioni senza degradarli, rendendo i tessuti durevoli e analizzabili ripetutamente per anni.
Vantaggi della nuova metodologia
Osservare interi emisferi cerebrali intatti, fino alla risoluzione delle sinapsi, presenta doppi vantaggi. In primo luogo, consente di analizzare molteplici aspetti di un singolo cervello, evitando le variabilità presenti nei cervelli di persone diverse. In secondo luogo, la scalabilità e rapidità di esecuzione (l’imaging di un intero emisfero cerebrale richiede solo 100 ore, rispetto ai molti mesi richiesti dai metodi tradizionali) permette di creare numerosi campioni rappresentativi di diverse età, sessi e condizioni patologiche, facilitando confronti e analisi statistiche più robuste.
Il coordinatore dello studio, Kwanghun Chung, immagina già la creazione di una banca di cervelli interamente sottoposti a imaging, pronti per essere analizzati con vari marcatori a seconda delle necessità scientifiche.
Prime applicazioni e prospettive future
Finora, la piattaforma è stata testata su due cervelli umani donati alla scienza: uno sano e uno affetto da Alzheimer. I ricercatori hanno iniziato esplorando campioni della corteccia orbitofrontale, individuando regioni con una sostanziale perdita di neuroni. L’analisi approfondita ha rivelato che la perdita di sinapsi si concentra nelle aree dove c’è una sovrapposizione con le placche di amiloide, un fattore chiave nella patologia dell’Alzheimer.
Questa nuova piattaforma rappresenta un passo significativo verso una comprensione più profonda del cervello umano e delle malattie neurodegenerative, aprendo la strada a potenziali nuovi trattamenti e terapie.
