Nanofili trasparenti per studiare le cellule a stella del cervello in modo realistico

Combinando nanofili trasparenti con tecniche avanzate di imaging ottico in 3D , è possibile riprodurre in laboratorio la morfologia delle cellule a stella (astrociti) del cervello, in modo da studiarle con un dettaglio senza precedenti. L'approccio è stato messo a punto da un team italo-statunitense composto da ricercatrici dell’Istituto per la microelettronica e i microsistemi del Consiglio nazionale delle ricerche di Roma (Cnr-Imm) e dell’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività di Bologna (Cnr-Isof) e da ricercatori della Johns Hopkins University a Baltimora. I risultati del loro studio, pubblicati su Advanced Science, aprono una nuova frontiera nella comprensione delle malattie neurodegenerative e alla sperimentazione di nuovi farmaci.

“Riprodurre in vitro strutture cellulari con morfologie che rispecchino fedelmente quelle presenti in vivo è una sfida cruciale per studiare la loro funzionalità biologica e l’origine di numerose patologie”, osserva Annalisa Convertino, ricercatrice di Cnr-Imm. Quando gli astrociti sono coltivati in vitro su superfici piane, "t endono ad appiattirsi , assumendo una forma poligonale priva delle ramificazioni tipiche , quelle che nel cervello permettono loro di formare una complessa rete indispensabile al supporto dell’attività neuronale. Al contrario, quando crescono sui nanofili , gli astrociti recuperano una morfologia stellata ricca di estensioni, molto simile a quella che assumono nel tessuto cerebrale: in questo modo possiamo studiarli in maniera molto più approfondita e precisa”.

La nuova metodologia integra nanofili vetrosi e trasparenti con la tecnica ottica Low-Coherence Holotomography (LC-HT), che fornisce una visualizzazione 3D ad alta risoluzione di cellule vive preservandone l’i ntegrità senza l'uso di marcatori fluorescenti. Grazie ai substrati dei nanofili vetrosi, progettati per fungere simultaneamente da supporto per la crescita delle colture cellulari e da componente integrata del microscopio LC-HT, i ricercatori sono riusciti a ricreare un ambiente in vitro in cui gli astrociti mostrano una morfologia molto simile a quella naturale. Questo ha permesso di ottenere informazioni altrettanto realistiche su forma, volume e massa cellulari, offrendo un quadro molto più fedele rispetto alle colture tradizionali.