MARTEDÌ 16 LUGLIO 2019 17.41.55
Da studio neuroni di un verme i meccanismi futuri sensori biologici
Da studio neuroni di un verme i meccanismi futuri sensori biologici Condotto da Campus Bio-Medico Roma su C.elegans
Roma, 16 lug. (askanews) - Un verme con appena 302 neuroni aiuta
a capire i meccanismi di funzionamento del sistema nervoso. Uno
studio, condotto dall'Università Campus Bio-Medico di Roma e dal
Centro di Nano-Scienze per la Vita (CLNS - IIT) dell'Istituto
Italiano di Tecnologia, ha indagato il funzionamento dei neuroni
olfattori e motori che regolano il comportamento del nematode
Caenorhabidits elegans, che si muove attratto o respinto da
specifici odori. Lo studio, pubblicato sulla rivista scientifica
PLOS One, vede come prima firma Martina Nicoletti e descrive
tramite equazioni matematiche le correnti elettriche che regolano
il funzionamento dei neuroni, riproducendo virtualmente il loro
comportamento e individuandone i meccanismi regolatori.
La ricerca è stata realizzata dall'Unità di Fisica non lineare e
modelli matematici della Facoltà di Ingegneria dell'Università
Campus Bio-Medico di Roma, diretta dalla professoressa Simonetta
Filippi, in collaborazione con l'Istituto Italiano di Tecnologia.
Partendo da dati sperimentali, è stato elaborato un modello
matematico che riproduce l'attività di un particolare neurone
olfattorio e di un neurone motorio.
"Si tratta - spiega la professoressa Simonetta Filippi - dei
primi neuroni del nematode a essere completamente descritti con
un modello virtuale, che, generalizzato, ci consentirà di capire
e predire come l'informazione esterna (ad esempio, la percezione
di un odore) venga trasmessa ed elaborata da un semplice sistema
nervoso, producendo una risposta dell'organismo (ad esempio,
l'avvicinamento alla sorgente dell'odore). In prospettiva, questi
semplici circuiti potranno essere usati ad esempio per progettare
sensori biologici".
Questo tipo di studi ha potenziali ricadute sia sulla ricerca
tecnologica che farmaceutica, per la comprensione dei meccanismi
molecolari alla base di diverse patologie e per studiare
l'effetto di particolari farmaci sul comportamento globale della
cellula.
Le correnti associate a ben 14 categorie di canali di membrana,
descritte nel modello, hanno consentito di analizzare nel
dettaglio il comportamento dei singoli neuroni. In particolare,
si è osservato che i canali del calcio di tipo T permettono al
neurone motore di funzionare come un interruttore che regola il
piegamento del muso del verme. Questi canali si trovano anche nel
cuore e nei neuroni dei vertebrati, dove agiscono come importanti
regolatori dell'attività neuronale e cardiaca.
"L'impatto clinico del lavoro pubblicato su PLOS One si potrà
apprezzare a pieno solo tra qualche tempo", sottolinea Giovanni
Di Pino, responsabile dell'Unità di Neurofisiologia e
Neuroingegneria dell'interazione Uomo-Tecnologia (NeXTLab)
dell'Università Campus Bio-Medico di Roma. "Capire il
comportamento dei canali nel sistema nervoso semplice del
nematode può aiutare la comprensione di sistemi più complessi,
come il cervello umano, in particolare per le patologie legate ad
un malfunzionamento dei canali, dette canalopatie (ad esempio le
sindromi epilettiche, le psicosi e le alterazioni del ritmo
cardiaco), e nello sviluppo e uso di molti farmaci". La
collaborazione fra le due unità di ricerca dell'Università Campus
Bio-Medico di Roma e l'area di Neurologia, conclude Di Pino, "ha
l'obiettivo di trovare i punti di raccordo fra la ricerca di
base, i meccanismi neurofisiologici nell'uomo sano e la
applicazione clinica, cioè traslare la neuroingegneria della
modellazione nei sistemi più semplici allo studio del sano o
nelle patologie neurologiche".
Lo studio è stato svolto nell'ambito delle attività di ricerca
del laboratorio congiunto dell'IIT con l'azienda CrestOptics, che
ha previsto 6 milioni di investimento congiunto e l'assunzione di
15 nuovi ricercatori.
"Questo lavoro costituisce un importante tassello dell'attività
che stiamo portando avanti in collaborazione con CrestOptics. Uno
degli obiettivi infatti è quello di sviluppare un sensore per
individuare precocemente alcune forme tumorali con una semplice
analisi delle urine che utilizza proprio il sistema olfattorio di
C.elegans" racconta Viola Folli, ricercatrice CLNS-IIT impegnata
nelle attività del laboratorio congiunto con CrestOptics e
coautrice dello studio".
Red 20190716T174146Z
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