Un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato una rivoluzionaria piattaforma che permette di osservare gli emisferi del cervello umano in 3D con una risoluzione senza precedenti. Questa tecnologia consente di analizzare dettagli cellulari e molecolari con un livello di precisione mai raggiunto prima, comprese le connessioni tra i neuroni, le strutture subcellulari e le proteine espresse. La piattaforma è stata già utilizzata per indagare le lesioni causate dall’Alzheimer, con risultati pubblicati sulla rivista Science.
Il progetto, guidato da Juhyuk Park nell’ambito della Brain Initiative Cell Census Network, ha combinato tre tecnologie innovative. La prima è MEGAtome, un microtomo vibrante che taglia i tessuti con estrema precisione senza danneggiare le connessioni cellulari. La seconda è mELAST, un idrogel che rende i campioni di tessuto trasparenti, elastici, espandibili e marcabili in modo reversibile, permettendo uno studio su più scale. Infine, Unslice è un software che ricostruisce in 3D l’emisfero cerebrale a partire dalle fettine di tessuto, allineando perfino i singoli vasi sanguigni e le connessioni tra neuroni.
Osservare interi emisferi del cervello con risoluzione subcellulare offre numerosi vantaggi. Permette di analizzare diversi aspetti di un unico cervello senza la necessità di comparare cervelli di persone diverse, che potrebbero presentare variazioni significative. Inoltre, la velocità e la scalabilità di questa tecnica consentono di creare molti campioni rappresentativi di vari sessi, età e condizioni patologiche, facilitando la raccolta di dati statistici robusti. Kwanghun Chung, coordinatore dello studio, prevede la creazione di una banca di cervelli completamente sottoposti a imaging, che potranno essere analizzati e marcati ripetutamente con vari marcatori secondo le necessità della ricerca.
La piattaforma è stata testata su due cervelli umani donati alla scienza, uno sano e uno affetto da Alzheimer. I ricercatori hanno esaminato campioni di tessuto della corteccia orbitofrontale, identificando regioni con perdita sostanziale di neuroni. Con l’uso di diversi marcatori, hanno evidenziato che la perdita di sinapsi è concentrata nelle aree con sovrapposizione diretta delle placche di amiloide, fornendo nuove intuizioni sulle relazioni tra fattori patogeni e diversi tipi di cellule. Questo metodo promette di rivoluzionare la comprensione delle malattie neurologiche e di stimolare lo sviluppo di nuove terapie.