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Optogenetica: curare le malattie del cervello con la luce

Curare le malattie del cervello con la luce. Sembra fantascienza, in realtà è qualcosa che si sta già facendo da qualche anno (al momento solo sugli animali) grazie a una disciplina scientifica particolare: l’optogenetica.

Eletto nel 2010 metodo dell’anno dalla Rivista Scientifica Nature, questo procedimento sfrutta le tecniche ottiche della luce, associandole a manipolazioni del DNA per studiare e curare il nostro cervello. L’obiettivo è quello di trovare trattamenti efficaci per sconfiggere malattie come Alzheimer o disturbi da stress post traumatico o altre patologie cerebrali.

Già ipotizzata nel 1979 da Francis Crick, uno dei padri della scoperta sulla doppia elica del Dna e Premio Nobel per la Medicina, questa tecnica è venuta alla ribalta una decina di anni fa grazie a ricercatori come Karl Deisseroth della Stanford University, in California (Stati Uniti).

È iniziato tutto dalle opsine
L’idea è venuta partendo dalle opsine, proteine sensibili alla luce prodotte da alcuni microorganismi, come le alghe. Quando sono illuminate, queste “proteine canale” regolano il flusso di ioni carichi elettricamente attraverso le membrane, consentendo alle cellule di ricavare energia dall’ambiente. Opsine di tipo diverso possono variare per sensibilità alla luce e comportamento: i geni che costruiscono queste proteine sono alla base dell’optogenetica, utilizzata dai neuroscienziati per controllare la natura dell’attività neurale.

Inserendo i geni di queste proteine nelle cellule del cervello, infatti, gli scienziati posso usare lampi di luce per innescare a comando l’attività di neuroni specifici. In questo modo si possono realizzare esperimenti molto precisi, studiando singoli tipi cellulari nel cervello di animali che si muovono liberamente, cosa impossibile con gli elettrodi e altri metodi tradizionali.

Al momento, la ricerca sta testando questo processo su animali da laboratorio, modificati geneticamente perché producano queste proteine che si attivano con la luce.

Precisione e controllo senza precedenti
L’optogenetica è la combinazione dell’ottica e della genetica, per controllare eventi ben definiti entro qualsiasi specifica cellula del tessuto vivente, non solo di quello nervoso. L’aspetto che entusiasma di più i neuroscienziati è il controllo su eventi specifici e definiti, con un livello di precisione che, oltre a non avere precedenti, sarà molto probabilmente decisivo per capire i fenomeni biologici.

Negli ultimi anni, l'uso dell'optogenetica ha contribuito alla comprensione di meccanismi biologici che sono alla base di diverse malattie del sistema nervoso.

Una nuova speranza per l’Alzheimer
La malattia di Alzheimer, patologia neurodegenerativa cruciale, colpisce le attività neurali a molti livelli. L’optogenetica permette di stimolare circuiti neurali e può aiutare a salvare l'apprendimento e la perdita di memoria causata da questa malattia. Alcuni studi effettuati su topi da laboratorio hanno evidenziato come, nelle fasi iniziali della malattia, si possono recuperare i ricordi perduti, stimolando, grazie all’optogenetica, neuroni specifici nella regione dell’ippocampo, la parte del cervello fondamentale per la memoria.

Le sperimentazioni sull’uomo
Al momento, questa tecnica non è stata testata sull’uomo. L’optogenetica è, di fatto, una tecnica invasiva: occorre infatti compiere un’opera di ingegneria genetica sui neuroni per inserire gli interruttori molecolari utili per attivare o disattivare le cellule. Ci sono diverse start-up che stanno lavorando per condurre studi clinici sull’uomo, come la società Circuit Therapeutics fondata dal pioniere dell’optogenetica, Karl Deisseroth che punta ad arrivare a una sperimentazione sui pazienti nei prossimi anni.

La Circuit Therapeutics sta lavorando infatti a progetti per trattare malattie neurologiche e vuole iniziare le sperimentazioni nel trattamento del dolore cronico, con terapie che sarebbero meno invasive rispetto a quelle che richiedono impianti profondi nel cervello. La strada è lunga ma la determinazione della ricerca, unita al potenziale straordinario di questa tecnica, potrebbe portare alle prime applicazioni sull’uomo già nei prossimi anni e supportare le neuroscienze.

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