Due metodi di nuova concezione aiuteranno i ricercatori a studiare la struttura 3D di superfici complesse e di singoli neuroni meglio che mai. Sebastian Munck e Natalia Gunko, due esperti tecnologi della VIB-KU Leuven, segnalare nuovi protocolli di imaging che faranno avanzare le neuroscienze e la (bio)immagine in generale.

Il settore della ricerca e sviluppo biotecnologico è fiorente nelle Fiandre, e questo è in gran parte dovuto alla presenza di molto sviluppo tecnologico e know-how, consentendo agli scienziati di tracciare un percorso verso nuove intuizioni e terapie. Questo mese, due colleghi di VIB e KU Leuven riferiscono di nuovi modi per studiare le superfici 3D e l'ultrastruttura 3D delle cellule cerebrali.

Dai Lego alle mosche:ALMOST consente l'imaging di superfici 3D senza precedenti

I recenti sviluppi nella microscopia 3D hanno rivoluzionato la ricerca biomedica consentendo l'imaging di interi organismi modello come il pesce zebra e le larve del moscerino della frutta, nonché gli embrioni e gli organi di topo eliminati. In molti casi, però, ciò richiede di rendere trasparente un campione utilizzando metodi di "pulizia" chimica, afferma l'esperto di microscopia ottica Sebastian Munck (VIB-KU Leuven):"I metodi di purificazione richiedono molto tempo e non possono essere applicati a ogni tipo di campione. Inoltre, se vuoi studiare la morfologia della superficie o il colore, la pulizia ottica è controproducente."

Ecco perché Munck e il suo team hanno sviluppato QUASI, un metodo ottico per l'imaging superficiale 3D di oggetti opachi riflettenti. Munck:"QUASI sta per 'un metodo di tomografia di superficie ottica multicolore senza etichette'. Fornisce una ricostruzione superficiale 3D di campioni non trasparenti, comprese le informazioni sul colore e le proprietà riflettenti."

Munck ritiene che molti campi di ricerca trarranno vantaggio da questo modo semplice di documentare e quantificare le superfici 3D, come QUASI può essere applicato a campioni sia biologici che non biologici:"La capacità di registrare la superficie di un oggetto di medie dimensioni in 3D apre prospettive per i depositi digitali di collezioni zoologiche e botaniche e consente un collegamento alla stampa 3D di questi oggetti. Dall'analisi dei pigmenti alla realtà virtuale, o anche arte, le possibilità sono infinite." Gli scienziati lo illustrano in modo chiaro eseguendo l'imaging non solo di campioni biologici come moscerini della frutta e coni di semi, ma anche figurine Lego.

Dall'argento all'oro:ottimizzare un metodo secolare per studiare i neuroni in modo più dettagliato

Alla fine del XIX secolo, Camillo Golgi sviluppò un metodo per colorare le lunghe sporgenze delle singole cellule cerebrali in quella che chiamò "la reazione nera". Ora denominato metodo del Golgi, il protocollo è stato perfezionato nel corso degli anni e si è dimostrato strumentale per molti progressi pionieristici in neurobiologia. Tuttavia, presenta anche alcuni importanti inconvenienti, secondo Natalia Gunko (VIB-KU Leuven):"Le tecniche di colorazione di Golgi sono ancora ampiamente utilizzate nella ricerca e nella diagnostica clinica, ma sono incompatibili con ulteriori studi dell'architettura subcellulare dei neuroni con la microscopia elettronica a causa della formazione di grandi, depositi di argento densi di elettroni che mascherano i dettagli ultrastrutturali."

Risolvere questo problema, Gunko e il suo team hanno adattato il metodo Golgi per la microscopia elettronica sostituendo i sali d'argento con sali d'oro, con conseguente particelle molto più piccole che sono spesso depositate alla periferia dei neuroni.

"È il primo uso riuscito di una tecnica di colorazione basata sul Golgi per tracciare i neuroni su tutta la loro lunghezza, preservando i dettagli ultrastrutturali, "dice Gunko, che ha immediatamente applicato la tecnica per studiare l'ultrastruttura neuronale in un modello di malattia di Alzheimer.

"Abbiamo combinato la colorazione del Golgi con l'etichettatura fluorescente e la pulizia dei tessuti per visualizzare le relazioni spaziali tra interi neuroni e placche amiloidi in campioni di cervello di un modello murino di Alzheimer". Questo è solo un esempio dell'uso del nuovo metodo nelle neuroscienze fondamentali e nello studio della morfologia neuronale nelle malattie del cervello.