Microscopi più precisi. Grazie ai pannolini

I microscopi possono ingrandire notevolmente quello che si trova sotto alle loro lenti. Ma se fosse proprio il campione da analizzare, a crescere di dimensioni?

Una nuova tecnica chiamata microscopia a espansione, e ideata dai neuroingegneri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Cambridge (USA), permette di far "gonfiare" i tessuti da osservare al microscopio sfruttando una sostanza normalmente contenuta nei pannolini da neonato. La scoperta è stata descritta il mese scorso nel corso di un meeting dei National Institutes of Health (NIH) americani a Bethesda, nel Maryland.

illustri precedenti. Il metodo d'analisi è una variante di una tecnica premiata lo scorso ottobre con il Nobel per Chimica: la microscopia a fluorescenza ad altissima risoluzione, che ha permesso di superare - manipolando le molecole fluorescenti legate alle proteine - un limite della microscopia ottica che si pensava invalicabile: la possibilità di ottenere una risoluzione superiore ai 0,2 micrometri, pari alla metà della lunghezza d’onda della luce.

dettagli invisibili. La microscopia ad altissima risoluzione permette oggi di distinguere oggetti distanti fino a 20 nanometri, ma meno si addice a tessuti più spessi, come porzioni di cervello o di tumori. La necessità di Edward Boyden, autore delle ricerche, e dei suoi colleghi, era distinguere dettagli molecolari fino ad oggi difficilmente localizzabili, come la collocazione delle proteine nelle sinapsi neurali (i punti di contatto tra neuroni).

Preparazione. Per riuscirci, il team è ricorso all'acrilato, la sostanza che conferisce ai pannolini la consistenza spugnosa, un tipo di sale che si gonfia in presenza d'acqua e forma una fitta maglia che tiene le proteine al loro posto. I campioni da osservare sono stati trattati con un cocktail chimico che li ha resi trasparenti, e poi con molecole fluorescenti che hanno legato specifiche proteine all'acrilato, anch'esso infuso nel tessuto.

come un pannolino. Con l'aggiunta d'acqua, l'acrilato si è comportato come ci si aspettava: si è gonfiato, e con esso i tessuti trattati, che si sono espansi di 4,5 volte in ogni dimensione. Le proteine evidenziate dalle molecole fluorescenti si sono distanziate diventando più facilmente distinguibili, ma senza cambiare orientamento o tipo di connessione con le strutture vicine.

mai viste così. In un esperimento su un tessuto cerebrale di topo, i ricercatori sono riusciti a determinare la distanza tra due proteine che si trovavano alle due opposte estremità di una sinapsi neurale, con la stessa accuratezza di un microscopio a super risoluzione.

Futuri utilizzi. La tecnica promette grandi applicazioni nell'osservazione di tessuti in tre dimensioni: l'analisi di una porzione di cervello di topo (in particolare di una struttura cerebrale, l'ippocampo) spessa mezzo millimetro, ha permesso di visualizzare persino minuscole strutture dette bottoni sinaptici, in cui vengono rilasciati i neurotrasmettitori.

Boyden e il suo team stanno ora collaborando con un gruppo che applicherà il metodo ai tessuti cerebrali umani.