Attivare le cellule nervose attraverso la luce, la nuova ricerca della Sissa di Trieste

“Una scossa di luce” per modulare in tempo reale l’attività di un singolo neurone.

Così funzionano gli innovativi fotodiodi nanometrici, studiati in una nuova ricerca pubblicata su Science Advances secondo una tecnica innovativa sviluppata dall’equipe di Laura Ballerini della SISSA di Trieste, in collaborazione con le Università di Chicago e di Cambridge.

In pratica, se attivati con un raggio infrarosso, i fotodiodi inviano un messaggio elettrico alla cellula nervosa a cui sono legati, regolandone la funzione, ma anche all’area circostante con un’amplificazione dell’effetto. Lavorando come un elettrodo, ma con approccio non invasivo e selettivo, queste nanotecnologie – secondo gli scienziati – potranno “risultare estremamente utili per la ricerca di base, per indagare finemente i meccanismi del sistema nervoso, ma anche per sviluppare terapie mirate per le malattie neurologiche”.
Distante dalle tecniche “basate sugli elettrodi o sulla combinazione tra manipolazione genetica e tecniche ottiche con la cosiddetta optogenetica”, quella di Ballerini e i suoi collaboratori Denis Scaini e Mario Fontanini, impiega “innovativi fotodiodi nanometrici, sviluppati dall’Università di Chicago, capaci di legarsi alla membrana di superficie delle cellule nervose”. I fotodiodi “si accendono quando sono illuminati con una luce infrarossa. In questo modo possono agire elettricamente sulla cellula nervosa, attivandola. Questo permette di vedere qual è il ruolo di uno specifico neurone in un determinato meccanismo nervoso e, dal momento che l’infrarosso è in grado di penetrare i tessuti, modularne l’attività dall’esterno in modo agile e non aggressivo”.
Inoltre, “grazie a un ingegnoso meccanismo sviluppato in collaborazione con l’Università di Cambridge, il fotodiodo è legato a un anticorpo che funziona come un precisissimo corriere che lo porta esattamente dove vogliamo noi”.