11 aprile 2013

Il cervello in trasparenza

Il cervello umano reso trasparente, tanto da osservarlo in profondità e in 3D e seguire i suoi circuiti fino al livello molecolare. È la straordinaria nuova tecnica sperimentale illustrata su Nature di questa settimana, che potrebbe accelerare le ricerche sul morbo di Alzheimer e altre malattie cerebrali. La tecnica, chiamata CLARITY, prevede di "lavare" via il grasso che normalmente oscura la vista delle cellule e la sua sostituzione con un gel trasparente che mantiene tutto al suo posto. "Questa straordinaria impresa di ingegneria chimica promette di trasformare il nostro modo di studiare l'anatomia del cervello e come cambia con la malattia", ha detto Thomas R. Insel, direttore del National Institute of Mental Health, che ha finanziato la ricerca condotta presso la Stanford University. La tecnica può essere applicata anche ad altri organi del corpo umano, per la ricerca sul cancro per esempio.

Più o meno allo stesso modo in cui i telescopi avanzati inondano gli astronomi con i dati che hanno portato a scoperte come l'esistenza dell'energia oscura, il cervello "trasparente" potrebbe portare le neuroscienze in una nuova era segnata da rapidi progressi, dicono molti ricercatori.
Che non saranno più costretti a scegliere tra l'esame del tessuto cerebrale una fettina per volta e l'uso di tecniche su larga scala che non possono rilevare le strutture più fini dell'organo.
Il risultato: enormi quantità di dati sono suscettibili di essere liberati in un campo che il presidente Obama ha identificato come la nuova frontiera nel campo della scienza. Il team di Stanford, fatto di neuroscienziati, psichiatri, ingegneri ed esperti informatici, è stato guidato da Karl Deisseroth.
Il primo ostacolo da superare per rendere il cervello "trasparente" era la struttura del cervello stesso, tenuto insieme da un reticolo di lipidi. Questi grassi sono eccellenti per la trasmissione di impulsi elettrici sulle reti relativamente lunghe del cervello, ma non lasciano passare luce.
Gli scienziati si sono chiesti se potevano rimuovere i grassi e sostituirli con qualcosa che lasciasse passare la luce, ma conservasse la struttura del cervello.
Tentativi simili da parte di altri ricercatori per cancellare il grasso fuori del tessuto cerebrale avevano incontrato molti ostacoli. Per esempio, alcuni solventi provati in passato rendevano poi difficile utilizzare le "macchie" fluorescenti usate dai neuroscienziati per evidenziare le celle e altre strutture.
Ci sono voluti sei anni per trovare una tecnica di successo che combina acrilammide, bisacrilammide e formaldeide tra gli altri ingredienti. Da cui il nome CLARITY (abbreviazione di Clear Lipid-exchanged Anatomically Rigid Imaging/immunostaining-compatible Tissue hYdrogel)
Il successo è ben evidente dalle fotografie scattate dai ricercatori. In una delle immagini, un cervello di topo non trattato posto in una capsula di Petri su una pagina stampata copre parzialmente un blocco di testo. Dopo che è stato sottoposto alla tecnica CLARITY, le parole di Santiago Ramon y Cajal, il padre delle neuroscienze, diventano visibili: "Il cervello è un mondo costituito da continenti inesplorati e grandi distese di territorio sconosciuto."
Il team ha sperimentato prima con il cervello di topo, e poi testato il metodo su una porzione di un cervello di un cadavere umano.
Il risultato è uno strumento di ricerca molto più versatile rispetto ai metodi tradizionali utilizzati per studiare tessuto cerebrale, che permette di capire dove si trova un certo neurotrasmettitore, o dove un certo gene viene espresso. Deisseroth e i suoi colleghi volevano mettere alla prova la loro invenzione, e lo hanno fatto su un cervello umano che era appartenuto a una persona autistica, conservato da sei anni.
Hanno trovato un neurone profondamente sepolto che sembra "in loop su se stesso", ha detto Deisseroth. Questo strano “ponte” non è tipico di un cervello normale, e assomiglia piuttosto alle anomalie associate con l'autismo e sindrome di Down.
Servirà molto lavoro per esplorare le implicazioni di questa semplice osservazione, ma "non è fuori questione" che questa conformazione abbia un ruolo chiave per l'autismo, ha detto Deisseroth.
In teoria, la ricetta per rimuovere i lipidi dal tessuto cerebrale potrebbe essere utilizzata in tutti gli altri organi umani.
"Non c'è niente di CLARITY che sia limitato al cervello", ha concluso Deisseroth.

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