Una tecnica innovativa sviluppata da un team di ricerca del Cnr-Isof in collaborazione con la Boston University ha permesso di individuare differenze cruciali nelle strutture proteiche degli astrociti, cellule cerebrali fondamentali per il corretto funzionamento del cervello. Lo studio, pubblicato sulla rivista Advanced Science, ha portato all’identificazione di una vera e propria “firma proteica”, in grado di fornire indicazioni sullo stato di salute degli astrociti e di distinguere le cellule sane da quelle malate.
La ricerca nasce da una collaborazione pionieristica tra Italia e Stati Uniti ed è stata guidata dal gruppo della professoressa Michelle Y. Sander della Boston University e da quello di Valentina Benfenati dell’Istituto per la sintesi organica e la fotoreattività del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Bologna (Cnr-Isof). Gli astrociti, cellule gliali a forma di stella, svolgono un ruolo essenziale nel mantenimento dell’equilibrio chimico e fisico del cervello, regolando lo scambio di biomolecole, ioni e acqua e comunicando con neuroni e vasi sanguigni.
Utilizzando la microscopia fototermica multispettrale a infrarossi con risoluzione temporale avanzata, i ricercatori sono riusciti ad analizzare le caratteristiche chimiche, strutturali e funzionali delle proteine degli astrociti senza alterarne lo stato fisiologico. In particolare, lo studio si è concentrato sui microdomini, minuscole estensioni cellulari di dimensioni micrometriche, la cui morfologia e composizione chimica risultano alterate in numerose patologie neurologiche croniche, come il morbo di Alzheimer e il glioma.
I metodi tradizionali spesso non consentono di studiare questi microdomini senza perturbare le cellule. Il nuovo approccio colma questa lacuna, permettendo di individuare firme proteiche distinte negli astrociti differenziati rispetto a quelli non differenziati. Le analisi sono state condotte su astrociti cresciuti su nanomateriali e su substrati standard, rivelando che le cellule coltivate sui nanomateriali mostrano una maggiore resistenza termica e proprietà funzionali più vicine a quelle osservate in vivo.
“Lo studio combina nanomateriali, neuroscienze e ottica avanzata per ottenere un’impronta digitale chimica esclusiva degli astrociti sani”, spiega Benfenati. “Questo modello rappresenta un passo importante verso la medicina predittiva e potrebbe contribuire a ridurre l’uso di modelli animali nella ricerca preclinica”.
Secondo Chiara Lazzarini, co-prima autrice del lavoro, i risultati evidenziano un legame diretto tra la struttura proteica degli astrociti differenziati e i meccanismi di diffusione che regolano l’equilibrio di acqua e ioni nel cervello. Un avanzamento significativo per comprendere il ruolo della glia sia in condizioni fisiologiche sia in patologie neurologiche e nei processi di neurosviluppo.
