L'imaging avanzato svela le differenze tra astrociti sani e malati: così potremo predire le malattie neurologiche Una tecnica innovativa messa a punto da un team
di ricerca del Cnr-Isof in collaborazione con la Boston University ha rivelato
differenze cruciali nelle strutture proteiche degli astrociti, cellule
cerebrali vitali per la salute del cervello: è stata così individuata una
‘firma proteica’ dalla quale trarre informazioni sullo stato di buona salute di
tali cellule rispetto a cellule malate. Lo spiega un articolo pubblicato su Advanced Science Uno
studio pionieristico Italia-Usa ha rivelato differenze molecolari e funzionali
cruciali nelle strutture proteiche degli astrociti, cellule cerebrali a forma
di stella, vitali per la salute del cervello: la ricerca, pubblicata su Advanced
Science, guidato dal team di ricerca della Prof.ssa Michelle Y. Sander
della Boston University, e dal gruppo di Valentina Benfenati dall’Istituto per
la sintesi organica e la fotoreattività del Consiglio Nazionale delle Ricerche
di Bologna (Cnr-Isof). Sfruttando
la tecnica della microscopia fototermica multispettrale a infrarossi a
risoluzione temporale avanzata, il team ha identificato le caratteristiche
chimiche, strutturali e funzionali delle proteine degli astrociti: una “firma
proteica” che rappresenta un indicatore del differenziamento degli astrociti e
del loro stato di buona salute, e fornisce informazioni preziose per la
comprensione di alcune malattie neurologiche. Lo
studio ha preso in esame, in particolare, la morfologia dei “microdomini”,
minuscole estensioni cellulari (a livello micrometrico) attraverso cui gli
astrociti svolgono la loro funzione di mantenimento dell’equilibri tra
biomolecole, ioni e acqua all’interno del cervello, comunicando con neuroni e
vasi. La disfunzione e l’alterazione della morfologia e della chimica
strutturale di questi microdomini è collegata a varie malattie croniche come
l'Alzheimer e il glioma, ma i metodi attuali spesso non riescono ad analizzarla
senza perturbare il loro stato fisiologico naturale. Lo studio colma questa
lacuna offrendo un metodo unico per caratterizzare i microdomini astrocitari,
trovando “firme proteiche” distinte negli astrociti differenziati rispetto a
quelli non differenziati. Valentina
Benfenati, co-leader del Cnr-Isof: "Lo studio combina interfacce con
nanomateriali, neuroscienze e ottica innovativa per fornire l'esclusiva
'impronta digitale chimica' degli astrociti sani. Da anni studiamo approcci che
ci consentano di studiare gli astrociti in vitro per utilizzarli
nell’ambito della medicina predittiva, così da ridurre anche l’utilizzo di
modelli animali in preclinica. Questo studio ci ha portato alla messa a punto
di un modello unico, sia strutturalmente che funzionalmente, nella riproduzione
di ciò che gli astrociti mostrano in vivo”. Sono
state, cioè, svolte analisi chimiche su due differenti tipologie di astrociti –
rispettivamente “cresciuti” su nanomateriali o su substrati standard –
rivelando che i primi hanno maggiore resistenza termica. “I
nostri risultati evidenziano un legame diretto tra la struttura proteica
secondaria degli astrociti differenziati e le dinamiche di diffusione
attraverso cui gli astrociti regolano l’equilibrio di acqua e ioni nel
cervello” aggiunge Chiara Lazzarini, co-prima autrice del lavoro. "Avere
informazioni sull'architettura molecolare, la struttura chimica e la
correlazione con la funzione dei microdomini degli astrociti attraverso un
approccio senza marcatura (ovvero senza alterare il campione) rappresenta un
significativo passo avanti nella comprensione degli astrociti e più in generale
della glia, in stati di salute o di malattie come il glioma o l’Alzheimer, o
del neurosviluppo, caratterizzati da alterazioni di morfologia o di processi di
diffusione come il volume cellulare”. Aggiunge Lazzarini. Il
lavoro, a cui hanno contribuito anche il Dipartimento di Bioscienze,
Biotecnologie e Ambiente dell’Università di Bari e il dipartimento FaBit
dell’Università di Bologna, è stato finanziato dall'Air Force Office of
Scientific Research (AFOSR), Biophysics Program (ASTROLIGHT and ASTROTALK),
della National Science Foundation (NSF) e del Ministero dell'Università e della
Ricerca (MUR) tramite il Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza
(PNRR-Ecosister) e NEXTGENERATIONEU (NGEU) PRIN-PNRR. Lo studio rientra nelle
attività strategiche del gruppo di lavoro “Advanced Materials, Nanomaterials
and Biophysics” della Commissione congiunta Italia-USA per la cooperazione
scientifica e tecnologica tra il Ministero degli Affari Esteri e della
Cooperazione Internazionale italiano e il Dipartimento di Stato americano,
guidato dal Dott. Luigi Ambrosio (Cnr) e da Sofi Bin-Salamon (US-AFOSR). Roma,
13 gennaio 2026 |