Ologramma di un neurone

Ottenere una mappa perfetta e dettagliatissima dei neuroni senza perturbare il loro equilibrio chimico. Grazie all’impiego di un laser, gli scienziati dell’École Polytechnique Fédérale di Losanna (Epfl) sono riusciti a tracciare una mappa olografica 3D delle connessioni neuronali, senza danneggiarle. Un obiettivo finora impossibile da raggiungere attraverso i comuni microscopi, che usano coloranti tossici letali per rendere visibili queste cellule trasparenti. La ricerca, pubblicata sul Journal of Neuroscience, potrebbe facilitare la messa a punto di test per lo sviluppo di farmaci contro le malattie neurodegenerative.

L’applicazione utilizzata dagli scienziati si chiama Digital Holographic Microscopy (Dhm) ed è stata sviuppata dal team di ricerca guidato da Pierre Magistretti, direttore del Brain Mind Institute (Bmi) e coautore dello studio. Si tratta di una tecnologia che ricostruisce un ologramma digitale dei neuroni, puntandovi contro una sorgente laser. Dopo di che, le distorsioni subite dalla luce che attraversa il substrato cellulare sono messe a confronto con un segnale di riferimento. Elaborando tutti questi dati al computer, i ricercatori riescono a convertire i pattern luminosi in una struttura 3D che rappresenta in tempo reale lo stato delle cellule neuronali.

“La tecnica Dhm”, ha precisato Magistretti, “ci fornisce preziose informazioni non solo sulla forma dei neuroni, ma anche sulla loro attività. Grazie a questo supporto, possiamo creare delle mappe 3D completamente navigabili che vantano un potere di risoluzione pari a circa 10 nanometri (nm), ben al di sotto della soglia dei 500 nm a cui si fermavano i microscopi tradizionali”.

Un bel passo in avanti rispetto ai vecchi kit per lo studio dei neuroni, che prevedevano l’impiego di coloranti da laboratorio molto aggressivi ed elettrodi da applicare alle colture cellulari cresciute in piastra. Attraverso la tecnologia Dhm, i ricercatori potranno infatti monitorare il comportamento dei tessuti neuronali senza intaccarli. Inoltre, la tecnica permette di studiare centinaia di neuroni simultaneamente, così da permettere agli scienziati di sfruttare questo dispositivo come test di screening intensivo, per accelerare la messa a punto di una terapia per alcune gravi patologie neurodegenerative.

L’idea è quella di sfruttare la tecnica Dhm per studiare gli effetti positivi della somministrazione di nuove molecole terapeutiche a cellule di pazienti malati di Parkinson o di Alzheimer. Grazie al gran numero di campioni testati (analizzabili in poco meno di 30 minuti) i ricercatori del Bmi potrebbero presto trovare i cocktail di farmaci potenzialmente più utili per il trattamento di queste malattie. La nuova tecnologia messa a punto dal team di Magistretti è già stata coperta da brevetto, ora depositato nelle mani della startup universitaria Lyncée Tec.

Fonte: École Polytechnique Fédérale

Immagine: DHM © Lyncée Tec