Verso l’imaging del cervello in vivo su nanoscala

La microscopia a fluorescenza è uno strumento estremamente potente che ha consentito ai ricercatori di studiare la dinamica dei processi biologici in vivo con specificità molecolare. Tuttavia, molte importanti strutture cellulari e subcellulari (come le sinapsi e le spine nel cervello) non sono visibili con le tradizionali tecniche di fluorescenza.


A quanto pare, la cosiddetta barriera di diffrazione dei microscopi a campo lontano (basati su lenti) può essere superata per la risoluzione su nanoscala. Tuttavia, l’utilità dei metodi in passato era limitata da una qualità dell’immagine insufficiente in profondità dei tessuti viventi. Il progetto BRAIN STED (“Intravital optical super-resolution imaging in the brain”), finanziato dall’UE, ha sviluppato un’innovativa strategia per l’imaging a fluorescenza delle strutture e delle dinamiche su nanoscala delle cellule viventi e all’interno dei tessuti, in particolare nel cervello.


Il microscopio a super risoluzione sviluppato dai ricercatori di BRAIN STED è stato testato su campioni di colture di cellule viventi. Ha dimostrato una risoluzione competitiva, un’elevata qualità delle immagini e la capacità di un imaging ripetuto (per il confronto dei cambiamenti nei tessuti dopo le manipolazioni sperimentali). Quando è stata testata su cellule neuronali in colture di tessuti cerebrali e dopo la compensazione per le aberrazioni ottiche, la tecnica ha prodotto immagini a elevata risoluzione dei neuroni in profondità nel tessuto. È importante il fatto che abbia consentito la decodifica dell’intricata struttura tridimensionale dei neuroni in campioni di tessuto vivente.


Con un potere risolutivo non limitato dalla barriera di diffrazione, la tecnologia apre la strada all’osservazione delle funzioni cerebrali e delle strutture su nanoscala anche negli animali viventi. In futuro, potrebbe essere incorporata in un dispositivo di imaging miniaturizzato per la nanoscopia in vivo. La tecnologia probabilmente farà luce sui meccanismi molecolari coinvolti nell’apprendimento e nella memoria. A livello più generale, potrebbe rivelare importanti collegamenti tra struttura e funzione praticamente in tutte le cellule e i tessuti del corpo, in condizioni di salute e in presenza di patologie. Inoltre, la tecnologia a super risoluzione porterà l’UE in prima linea in un importante settore del mercato globale.