Una tecnica avanzata rivela segnali chimici degli astrociti, aprendo prospettive decisive per la ricerca neurologica.
Un’innovativa tecnica di imaging sviluppata dal Cnr–Isof in collaborazione con la Boston University ha permesso di distinguere con precisione le differenze proteiche tra astrociti sani e malati, individuando una vera e propria “firma proteica” utile a valutarne lo stato funzionale. I risultati, pubblicati su Advanced Science, aprono nuove prospettive per la comprensione e la predizione delle malattie neurologiche.
Lo studio, frutto di una collaborazione Italia–USA guidata dalla prof.ssa Michelle Y. Sander della Boston University e da Valentina Benfenati del Cnr-Isof di Bologna, ha utilizzato la microscopia fototermica multispettrale a infrarossi ad alta risoluzione temporale. Grazie a questa tecnologia, i ricercatori hanno caratterizzato in dettaglio le proprietà chimiche, strutturali e funzionali delle proteine degli astrociti, cellule fondamentali per l’equilibrio del cervello.
L’analisi si è concentrata sui “microdomini”, minuscole estensioni cellulari che regolano scambi di biomolecole, ioni e acqua, e che permettono agli astrociti di comunicare con neuroni e vasi sanguigni. Alterazioni nella loro morfologia e chimica sono associate a patologie croniche come Alzheimer e glioma, ma gli strumenti tradizionali non consentono di studiarle senza interferire con il loro stato fisiologico. La nuova tecnica colma questa lacuna, rivelando firme proteiche distintive tra astrociti differenziati e non differenziati.
«Lo studio integra nanomateriali, neuroscienze e ottica avanzata per ottenere un’impronta chimica unica degli astrociti sani», spiega Benfenati. «Da anni lavoriamo per sviluppare modelli in vitro utili alla medicina predittiva, riducendo l’uso di modelli animali. Questo approccio riproduce fedelmente ciò che osserviamo in vivo».
Le analisi hanno confrontato astrociti coltivati su nanomateriali con quelli cresciuti su substrati standard, evidenziando nei primi una maggiore resistenza termica. «Abbiamo osservato un legame diretto tra la struttura proteica secondaria degli astrociti differenziati e le dinamiche di diffusione che regolano acqua e ioni nel cervello», aggiunge Chiara Lazzarini, co-prima autrice.
Secondo Lazzarini, ottenere informazioni sull’architettura molecolare dei microdomini senza ricorrere a marcatori rappresenta un passo avanti decisivo nello studio della glia, sia in condizioni fisiologiche sia in presenza di malattie neurodegenerative o alterazioni dello sviluppo.
Alla ricerca hanno contribuito anche l’Università di Bari e l’Università di Bologna. Il progetto è stato sostenuto da AFOSR, NSF e MUR attraverso PNRR-Ecosister e PRIN-PNRR, e rientra nelle attività strategiche del gruppo “Advanced Materials, Nanomaterials and Biophysics” della Commissione congiunta Italia–USA per la cooperazione scientifica e tecnologica.
Nella foto al microscopio fototermico infrarosso di astrociti non differenziati (sinistra) e differenziati sui nanomateriali (destra).
