J. Julius Zhu PhD ha sviluppato un nuovo sensore cerebrale che potrebbe trasformare la nostra comprensione di molte malattie neurologiche.

Scienziati della Università della Virginia (UVA) hanno sviluppato uno strumento per monitorare le comunicazioni all'interno del cervello in un modo che finora era impossibile, e la loro creazione ha già offerto una spiegazione per il motivo per cui i farmaci per il morbo di Alzheimer (MA) hanno una efficacia limitata e perché i pazienti mostrano un grave peggioramento dopo averli presi.

I ricercatori si aspettano che il loro nuovo metodo avrà un impatto tremendo sulla nostra comprensione della depressione, dei disturbi del sonno, dell'autismo, delle malattie neurologiche e delle principali condizioni psichiatriche. Accelererà la ricerca scientifica sul funzionamento del cervello, dicono e faciliterà lo sviluppo di nuovi trattamenti.

"Possiamo ora 'vedere' con dettagli nitidi come le cellule cerebrali comunicano nel cervello sia sano che malato", ha detto il ricercatore senior J. Julius Zhu PhD, del Dipartimento di Farmacologia dell'UVA.

Capire l'Alzheimer

Il nuovo metodo sviluppato da Zhu e dai suoi collaboratori, consente agli scienziati di esaminare le trasmissioni all'interno del cervello, a livello sia microscopico che a quello nanoscopico, molto inferiore. Combina un 'sensore' biologico con due diverse forme di scansioni di  avanguardia.

L'approccio può quantificare le trasmissioni 'neuromodulatorie', che sono associate ai principali disturbi del cervello, che includono la dipendenza, i disturbi depressivi, il MA e la schizofrenia. Sono anche collegate all'autismo, all'epilessia, ai disturbi alimentari e ai disturbi del sonno.

Le trasmissioni neuromodulatorie sono le trasmissioni 'più lente' nel cervello. Di solito si ritiene che coinvolgano molti neuroni in grandi regioni. Questo è in contrasto con le trasmissioni molto più veloci che avvengono da un neurone all'altro. Ma il nuovo strumento di Zhu ha già dimostrato che non è così semplice.

Nel MA, Zhu e i suoi colleghi hanno scoperto un sorprendente grado di 'controllo fine e precisione' nelle trasmissioni neuromodulatorie che si presume siano 'sparate'. I farmaci di MA ampiamente usati, chiamati 'inibitori dell'acetilcolinesterasi' possono inibire questa comunicazione precisa, riferiscono gli scienziati. Ciò può spiegare la loro limitata efficacia, dicono.

I ricercatori sono andati avanti identificando potenziali cambiamenti nel cervello che potrebbero essere determinati dall'uso a lungo termine dei farmaci, potendo così spiegare perché i pazienti spesso mostrano un grande peggioramento quando smettono di prenderli.

"Il nuovo metodo evidenzia i difetti del MA a una risoluzione spaziale e temporale senza precedenti, definendo gli obiettivi precisi per la medicina", ha detto Zhu.

Il MA, dicono i ricercatori, è solo la punta dell'iceberg. Il nuovo sistema ha "ampia applicabilità" in tutto lo spettro di malattie e disturbi neurologici e psichiatrici, come riferiscono in due nuovi documenti scientifici. Negli anni a venire, gli scienziati prevedono che possa aiutare i medici a comprendere le malattie neurologiche e i problemi psichiatrici, selezionare farmaci per potenziali trattamenti, identificare i geni che causano malattie e sviluppare una medicina migliore e più personalizzata, su misura per le esigenze specifiche del paziente.

"Se vediamo problemi", ha detto Zhu, "saremo pronti a trattarli".

Fonte: University of Virginia (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:

1. Li Lin, Smriti Gupta, Sharon Zheng, Ke Si, Julius Zhu. Genetically encoded sensors enable micro- and nano-scopic decoding of transmission in healthy and diseased brains. Molecular Psychiatry, 2021, DOI
2. Paula Zhu, Sharon Zheng, Peng Zhang, Miao Jing, Philip Borden, Farhan Ali, Kaiming Guo, Jiesi Feng, Jonathan Marvin, Yali Wang, Jinxia Wan, Li Gan, Alex Kwan, Li Lin, Loren Looger, Yulong Li, Yajun Zhang. Nanoscopic Visualization of Restricted Nonvolume Cholinergic and Monoaminergic Transmission with Genetically Encoded Sensors. Nano Lett., 12 May 2020, DOI

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