Ogni giorno usiamo prodotti riciclati. Il denaro, ad esempio, fa un viaggio circolare dalle nostre mani alle banche e viceversa. Una volta che la banconota è troppo consumata per essere usata, la banche la inviano alla distruzione.

Un sistema microscopico simile di smaltimento dei rifiuti è presente nel nostro cervello, dove le cellule del sistema nervoso chiamate neuroni si scambiano messaggeri chimici e rimuovono i vettori in cui viaggiano quando diventano difettosi.

Ora due ricercatori della Johns Hopkins Medicine, Takanari Inoue PhD e Shigeki Watanabe PhD, hanno ricevuto fondi dalla Chan Zuckerberg Initiative per studiare i modi per rendere più efficiente questo processo di gestione dei rifiuti. La ricerca potrebbe alla fine aiutare gli scienziati a sviluppare trattamenti per le malattie neurodegenerative come il Parkinson, la malattia di Huntington e la demenza, condizioni che sono contrassegnate da un errato riciclo delle vescicole che trasportano messaggeri chimici (i neurotrasmettitori).

Inoue e Watanabe studiano la segnalazione e la plasticità cellulare, che consentono alle cellule di comunicare e adattarsi all'attività in cambiamento. Insieme, i loro laboratori collaboreranno per capire come le cellule cerebrali inviano segnali alle cellule immunitarie del cervello per chiedere la rimozione dei rifiuti.

I neuroni sono, notoriamente, cellule dalla forma unica. Il corpo cellulare è circondato da brevi proiezioni (dendriti) e fa crescere un lungo ramo (assone), che si biforca in rami più piccoli e corti (terminali assonali). Alla giunzione tra due neuroni (sinapsi), le vescicole trasportano i neurotrasmettitori da un neurone a un altro.

Ciò accade rapidamente, in millisecondi, ma ci vogliono giorni perché le vescicole appena prodotte viaggino per l'intera lunghezza di un neurone, dal corpo cellulare ai suoi terminali assonali, facendo sì che i neuroni riciclino le vescicole per averne a sufficienza nelle sinapsi.

Mentre le vescicole e le proteine ​​delle vescicole devono essere riciclate all'interno delle sinapsi, le parti difettose devono essere scartate. Alcune parti difettose vengono smaltite nella sinapsi, ma altre devono essere riportate al corpo cellulare per lo smaltimento.

Il sistema di gestione dei rifiuti del cervello funziona in modo meno efficace con l'avanzare dell'età e nei soggetti con determinate mutazioni genetiche. Inoue e Watanabe mirano a capire come il problema della gestione dei rifiuti viene comunicato alle cellule circostanti, e a sviluppare un sistema sintetico per eliminare la spazzatura dalle cellule nervose, su richiesta.

Oltre ai fondi assegnati a Inoue e Watanabe, la Chan Zuckerberg Initiative ha finanziato 30 coppie di ricercatori di tutto il mondo nei suoi progetti pilota Neurodegeneration Collaborative Pairs, un'iniziativa per promuovere la collaborazione tra scienziati che lavorano per curare le malattie neurodegenerative. L'attuale premio fa parte della fase 1 dell'iniziativa. Se selezionata per la fase 2, la coppia riceverà potenzialmente altri fondi.

Secondo Watanabe, la collaborazione consentirà loro di usufruire delle loro tecniche di ricerca e incoraggerà uno scambio aperto di idee. "In un laboratorio, i membri condividono le loro idee, ma poiché usano tecniche simili e affrontano questioni di ricerca correlate, tendono ad affrontare le questioni scientifiche in modo simile", afferma Watanabe. "Tuttavia, parlando con persone di altri laboratori, possono nascere nuove idee". Inoue spiega che "le idee stesse della sovvenzione sono nate, in parte, da un ritiro congiunto dei laboratori a maggio dello scorso anno".

La partnership contribuirà anche alla diversità e agli sforzi di inclusione nella comunità scientifica: entrambi i laboratori sono coinvolti in programmi di ricerca per minoranze sotto-rappresentate. Come parte di questi programmi, la coppia prevede di sviluppare progetti estivi congiunti che consentano agli studenti di lavorare in entrambi i laboratori.