Tessuto cerebrale vetrificato torna “attivo” dopo lo scongelamento: risultato storico sul cervello
Per la prima volta nella storia della ricerca, gli scienziati sono riusciti a riattivare le funzionalità e l’attività elettrica del cervello di topo dopo che era stato vetrificato. Fra gli elementi “recuperati” figurano metabolismo, sinapsi ed eccitabilità neuronale. Si tratta di un risultato sorprendente, con un impatto potenzialmente enorme su molti campi di studio. Per quanto concerne le neuroscienze, ad esempio, i campioni di tessuto cerebrale potrebbero essere preservati e riutilizzati in un secondo momento, riducendo la necessità della sperimentazione animale. I risultati potrebbero inoltre favorire una migliore conservazione degli organi e la protezione del tessuto nervoso in presenza di lesioni o determinate malattie. La prospettiva futura più affascinante (e al momento fantascientifica) risiede nella possibilità di arrivare alla crioconservazione di un intero essere vivente e rianimarlo in un secondo momento: per esempio, una persona gravemente malata per la quale non esiste una cura, mantenuta “in stasi” fino alla scoperta di una terapia.
La vetrificazione, come spiegato dall’Istituto Humanitas, “è una tecnologia di congelamento rapido che riduce le cellule a uno stato simile al vetro in pochi secondi e riduce i danni creati da metodiche precedenti di congelamento alla microstruttura dell’ovulo”. La normale crioconservazione non è praticabile per conservare – e potenzialmente riattivare – il delicato tessuto cerebrale, perché la formazione di cristalli distrugge le cellule trasformando i tessuti in una poltiglia. Con la vetrificazione, invece, il tessuto viene portato in uno stato simile al vetro, in grado di preservare struttura, plasticità sinaptica e altre funzioni elettrofisiologiche, come evidenziato dal nuovo studio.
Nel caso specifico, è stata testata una nuova tecnica basata su una soluzione crioprotettiva chiamata V3, contenente sostanze come etilenglicole, formammide, PVP e altre. In parole semplici, grazie a questa miscela si ottiene un rapido raffreddamento fino a −196 °C (con tassi di circa 130 °C/s), che può mantenere il tessuto cerebrale allo stato vetroso per giorni. Il riscaldamento avviene invece a una velocità di circa 80 °C al secondo, per evitare la formazione di cristalli. Dopo questo trattamento su sezioni di ippocampo di topo, i ricercatori hanno osservato che il tessuto cerebrale ha mantenuto la sopracitata funzionalità elettrofisiologica e la struttura.
A raggiungere questo sorprendente risultato è stato un team di ricerca tedesco guidato da scienziati del Dipartimento di Neurologia Molecolare dell’Università Friedrich-Alexander di Erlangen, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi dell’Istituto di Anatomia Funzionale e Clinica, del Dipartimento di Psichiatria e Psicoterapia e del Dipartimento di Biologia. Gli scienziati, coordinati dal professor Alexander German, dopo aver vetrificato i cervelli di topo e averli sezionati, hanno verificato se il trattamento avesse indotto tossicità, cristallizzazione, stress osmotico e altre problematiche critiche. Sottoponendo i campioni recuperati a microscopia elettronica e ad altre misurazioni, è stato osservato che la vetrificazione è stata in grado di preservare la struttura cellulare (comprese sinapsi e dendriti), la respirazione mitocondriale e la plasticità sinaptica. Il recupero elettrofisiologico non è stato osservato in tutti i campioni e le risposte non sono state ripristinate al 100 percento, ma si tratta comunque di un risultato molto significativo che rende la vetrificazione una procedura potenzialmente rivoluzionaria.
In sostanza, il tessuto cerebrale adulto può essere vetrificato e successivamente riattivato mantenendo struttura, metabolismo, eccitabilità e plasticità sinaptica. “Questi risultati estendono i limiti biofisici noti per l’arresto ipotermico cerebrale, dimostrando il recupero dopo la completa cessazione della mobilità molecolare nello stato vitreo e contribuendo così al raggiungimento dell’obiettivo di preservazione strutturale e funzionale del tessuto neurale”, hanno spiegato German e colleghi nell’abstract dello studio. I dettagli della ricerca “Functional recovery of the adult murine hippocampus after cryopreservation by vitrification” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica PNAS.
