Un innovativo studio italo-statunitense apre nuove prospettive nello studio delle cellule del cervello grazie all’uso di nanofili vetrosi e trasparenti combinati con tecniche avanzate di imaging 3D. L’approccio consente di riprodurre in laboratorio una morfologia degli astrociti molto simile a quella osservata in vivo, permettendo un’analisi estremamente dettagliata di forma, volume e massa cellulare.
I risultati, pubblicati sulla rivista Advanced Science, rappresentano un passo avanti decisivo per la comprensione delle patologie neurodegenerative e per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche.
Ricreare in vitro la complessità del cervello
La ricerca è stata condotta da un team di ricercatrici e ricercatori dell’Consiglio Nazionale delle Ricerche, in particolare del Cnr-Imm di Roma e del Cnr-Isof di Bologna, in collaborazione con il Department of Mechanical Engineering della Johns Hopkins University.
L’obiettivo era superare uno dei principali limiti delle colture cellulari tradizionali: la difficoltà di mantenere in vitro la morfologia naturale delle cellule cerebrali.
Gli astrociti, cellule gliali fondamentali per il corretto funzionamento del sistema nervoso centrale, quando crescono su superfici planari tendono ad appiattirsi e a perdere le tipiche ramificazioni stellate. Utilizzando invece nanofili vetrosi trasparenti come substrato di crescita, i ricercatori sono riusciti a ricreare un microambiente tridimensionale che induce le cellule a recuperare una struttura molto simile a quella presente nel cervello umano.
Imaging 3D senza marcatori: più realismo, meno interferenze
Il cuore tecnologico dello studio è l’integrazione tra i nanofili trasparenti e la tecnica di Low-Coherence Holotomography (LC-HT), una forma avanzata di tomografia ottica che permette di ottenere immagini tridimensionali ad alta risoluzione di cellule vive senza l’uso di marcatori fluorescenti.
Questo aspetto è cruciale perché consente di osservare i processi cellulari in tempo reale, preservando l’integrità biologica delle cellule e riducendo le alterazioni introdotte da metodiche più invasive.
Grazie a questa combinazione, è stato possibile analizzare in modo accurato la morfologia naturale degli astrociti, ottenendo dati molto più fedeli rispetto a quelli ricavabili dalle colture cellulari convenzionali.
Un approccio multidisciplinare tra nanotecnologie e biofotonica
La metodologia sviluppata unisce nanotecnologie, biofotonica e ingegneria biomedica, dimostrando come l’integrazione tra discipline diverse possa generare strumenti di ricerca completamente nuovi.
L’uso dei nanomateriali non solo favorisce una crescita cellulare più realistica, ma potenzia anche le capacità dell’imaging ottico tridimensionale, aprendo la strada a studi più approfonditi sulla morfogenesi cellulare e sulla comunicazione tra cellule.
Implicazioni per le malattie neurodegenerative e la ricerca farmacologica
Le ricadute applicative di questo lavoro sono particolarmente rilevanti. La possibilità di osservare cellule cerebrali vive, in condizioni fisiologiche realistiche e senza marcatori, rappresenta un vantaggio enorme per:
- lo studio dello sviluppo cellulare;
- la comprensione dei meccanismi alla base delle patologie neurodegenerative;
- la sperimentazione di nuovi farmaci in modelli in vitro più affidabili.
Questo approccio offre quindi un nuovo paradigma per la ricerca biomedica e biofisica, consentendo di indagare con maggiore precisione la complessa rete neuronale e la capacità delle cellule cerebrali di adattarsi e riorganizzarsi in condizioni patologiche.
Una collaborazione scientifica Italia–USA
Lo studio rientra nelle attività del Laboratorio Congiunto CNR–JHU dedicato all’integrazione di nanofili trasparenti nella tomografia ottica per lo studio del comportamento collettivo delle cellule. L’iniziativa è sostenuta anche dall’Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) e si inserisce nel più ampio quadro della cooperazione scientifica e tecnologica tra Italia e Stati Uniti.
Un risultato che non rappresenta un punto di arrivo, ma un solido punto di partenza per esplorare nuovi orizzonti nella comprensione del cervello e nello sviluppo di terapie sempre più mirate e personalizzate.
