Attivare neuroni in modo specifico con gli ultrasuoni
Grazie alla sonogenetica è possibile attivare in modo specifico i neuroni di un verme modello. Un punto di partenza per studiare anche organismi più complessi
SCOPERTE – Attivare selettivamente i neuroni attraverso gli ultrasuoni. Questa la strategia adottata da un gruppo di ricercatori del Salk Institute della California in Caenorhabditis elegans, un verme molto usato come organismo modello. I risultati sono stati pubblicati su Nature Communications.
Uno degli scogli più importanti in ricerca è quello di poter attivare le cellule, in particolare i neuroni, in modo specifico. Per questo da anni si studia una tecnica chiamata optogenetica che permette di attivare o silenziare neuroni target attraverso impulsi di luce laser. Questo è possibile grazie a proteine sensibili alla luce che vengono inserite nei canali ionici nella membrana cellulare: sono infatti proprio questi canali che, modulando il passaggio degli ioni, creano il potenziale d’azione e quindi il segnale nervoso.
Tutti i metodi sperimentati finora, però, presentano delle limitazioni. Per esempio l’optogenetica è piuttosto invasiva perché per far arrivare l’impulso di luce alle cellule nervose è necessario impiantare delle fibre ottiche nel cervello.
L’idea è stata quindi quella di mettere a punto un metodo simile, ma con l’utilizzo di ultrasuoni a bassa frequenza che possono attraversare l’organismo senza essere diffusi, cosa che invece accade utilizzando le tecniche che sfruttano gli impulsi di luce. “Questo – ha affermato Stuart Ibsen, tra gli autori dello studio – sarebbe un notevole vantaggio quando si vuole stimolare una regione profonda del cervello senza influenzare le altre”.
I ricercatori hanno quindi sperimentato questa tecnica, chiamata sonogenetica, su un organismo modello molto noto in biologia, il verme Caenorhabditis elegans, cercando inoltre di amplificare gli ultrasuoni utilizzando delle microbolle di gas. “Le microbolle, continua Ibsen, si gonfiano e si sgonfiano in sincronia con le onde di pressione a ultrasuoni. Queste oscillazioni possono poi propagarsi in modo non invasivo nel verme”.
Come utilizzare gli ultrasuoni per agire in modo specifico sui neuroni? Sfruttando un canale ionico di membrana, chiamato TRP-4, che risponde a queste onde. Questo canale è stato quindi inserito nella membrana cellulare dei neuroni di interesse, in modo da poterne controllare l’attivazione attraverso gli ultrasuoni.
Il nuovo metodo, molto interessante, è stato sperimentato con successo su un piccolo organismo modello, ma la strategia potrebbe funzionare inserendo lo stesso canale TRP-4 anche in altri organismi più complessi, come i mammiferi, iniettando le microbolle nel flusso sanguigno. I prossimi studi serviranno a verificare se questa strada sia effettivamente percorribile.
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Crediti immagine: National Human Genome Research Institute, Wikimedia Commons
