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Dentro il cervello dei moscerini della frutta
Utilizzando la tomografia a proiezione ottica (OPT), i ricercatori hanno prodotto immagini 3D del cervello dei moscerini della frutta in vari stadi di degenerazione. Queste immagini potrebbero un giorno migliorare la nostra comprensione di una varietà di malattie neurodegenerative negli esseri umani.
Capocchia di spillo: Un'immagine 3D di un moscerino della frutta generata mediante tomografia a proiezione ottica. Utilizzando questa tecnologia, gli scienziati non devono più sezionare manualmente le mosche per osservare come i cambiamenti genetici influenzano la perdita delle cellule cerebrali. Il rosso rappresenta l'esoscheletro trasparente della mosca, il verde rappresenta gli organi anatomici e il blu rappresenta le posizioni di attivazione geneticamente alterate.
Speriamo in futuro di rispondere a domande sui geni e le proteine che funzionano in malattie come l'Alzheimer e il Parkinson, afferma Leeanne McGurk, studentessa di dottorato con il Consiglio di ricerca medica 's Human Genetics Unit, a Edimburgo, in Scozia, che ha lavorato al progetto di imaging del moscerino della frutta.
I moscerini della frutta, o drosophila, sono spesso usati per studiare la progressione della malattia perché la loro durata di un mese significa che le malattie progrediscono rapidamente e perché i moscerini hanno molti degli stessi geni degli umani. Inoltre, i difetti legati all'età nei cervelli delle mosche producono piccoli fori, o neurovacuoli, in un processo simile a quello che trasforma i cervelli umani sani nei cervelli aggrovigliati delle persone che soffrono di Alzheimer. Ma sezionare i cervelli delle mosche, che misurano solo circa un millimetro, era un processo laborioso che spesso danneggiava il campione.
Quindi il team ha deciso di utilizzare OPT per creare immagini del cervello intatto delle mosche. La tecnica era stata originariamente progettata per creare immagini di piccoli embrioni di topo e da allora è stata utilizzata per esaminare il tessuto di topo adulto e alcuni embrioni umani.
In questo esperimento, i ricercatori hanno prima dovuto sbiancare l'insetto, poiché ha un esoscheletro scuro che impedisce che venga esaminato con un normale microscopio. Quindi hanno incorporato la piccola mosca nel gel e l'hanno ruotata lentamente di 360 gradi mentre una fotocamera ha scattato 400 foto.
Quelle immagini sono state trasformate in immagini 3D, usando Software sviluppato anche sotto l'egida del Medical Research Council, la versione del Regno Unito dei National Institutes of Health. Le immagini mostravano chiaramente i neurovacuoli presenti nel cervello dei moscerini della frutta: mosche di età e composizione genetica diverse sembravano avere diversi stadi di degenerazione cerebrale.
Secondo i ricercatori, le immagini del cervello che hanno creato sarebbero state impossibili con la tecnologia tradizionale. L'OPT funziona proprio come uno scanner TC a raggi X, utilizzando solo la luce anziché i raggi X, afferma James Sharpe, uno degli autori dello studio e professore di ricerca presso il Systems Biology Center for Genomic Regulation, a Barcellona, Spagna. Ciò è in contrasto con le tecniche tradizionali come la microscopia confocale, che scansiona una sezione di un campione alla volta.
Nella microscopia confocale, provi a mettere a fuoco in modo molto nitido su un piano, cercando di ridurre al minimo il rumore informativo proveniente dall'alto o dal basso, afferma Sharpe. Tuttavia, afferma, l'imaging OPT prende le informazioni visive dalla maggiore profondità possibile e quindi utilizza la rotazione per capire dove si trovano le diverse parti dell'immagine. Ciò fornisce un'immagine molto più dettagliata dell'esemplare. Il studia del cervello del moscerino della frutta è stato pubblicato di recente sulla rivista Public Library of Science ONE .
L'OPT colma anche il vuoto di imaging: tradizionalmente, i campioni tra 1 e 10 millimetri erano troppo grandi per l'immagine con un microscopio confocale e troppo piccoli per essere inseriti in uno scanner MRI. L'OPT è anche meno costoso e talvolta può offrire immagini a risoluzione più elevata rispetto a uno scanner MRI.
Mentre puoi mettere un essere umano in uno scanner MRI, semplicemente non hai questa opzione con qualcosa di molto più piccolo, dice McGurk.
Ci sono, ovviamente, limitazioni all'uso di OPT perché la risoluzione dipende dalla trasparenza del campione. Alcuni esperti di imaging cerebrale affermano che, sebbene questa tecnologia possa aiutare gli scienziati a comprendere i meccanismi della neurodegenerazione, non verrà utilizzata presto nel cervello umano adulto.
C'è ben poca applicazione clinica a questo, dal momento che la luce dovrebbe passare attraverso la testa, dice Michael Weiner, che lavora nell'imaging MRI del morbo di Alzheimer e di altre malattie al Centro medico dell'Università della California San Francisco . Penso che sia una tecnica che deve essere ulteriormente sviluppata [prima di poter essere utilizzata] per applicazioni umane.
Sharpe afferma che il team sta già lavorando su come migliorare la risoluzione e il contrasto.