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Innovativo progetto di collaborazione che svilupperà neurotecnologie innovative per esplorare le frontiere della connessione neuro gastrointestinale (NeuroGI) verso la scoperta di biomarcatori e nuove terapie per i disturbi cerebrali
Istinto
Il tratto digerente è controllato da un’estesa rete di neuroni nota come sistema nervoso enterico (ENS). Composto da oltre mezzo miliardo di neuroni, l’ENS controlla la motilità intestinale, l’assorbimento dei nutrienti, la regolazione immunitaria e la difesa, ed è talvolta considerato un secondo cervello in miniatura.
Uno dei modi in cui il cervello comunica con il resto del corpo è attraverso il nervo vago, ma i messaggi viaggiano anche nell’altra direzione. In effetti, dall’80 al 90 percento delle fibre nervose nell’ENS vanno dall’intestino al cervello.
Intestino sano – cervello felice?
Le colonie di microbi nel nostro intestino influenzano anche il nostro cervello. Questo microbiota intestinale produce oltre il 50 percento della dopamina nel corpo e il 90 percento della serotonina, entrambi importanti neurotrasmettitori nel cervello che influenzano i sentimenti di piacere e felicità.
La crescente evidenza che la funzione cerebrale è collegata alla salute dell’intestino sta portando gli scienziati a esplorare la connessione intestino-cervello alla ricerca di biomarcatori e nuovi approcci terapeutici per malattie tra cui il morbo di Parkinson, la demenza e la depressione.
Il bisogno insoddisfatto
Abbiamo urgente bisogno di una soluzione per valutare lo stato dell’ENS in vivo
Nonostante l’emergente consapevolezza dell’importanza dell’ENS per la salute del cervello e dell’apparato digerente, non esiste un’unica soluzione per monitorare la morfologia e la funzione dell’ENS e del microbiota né determinare come possa cambiare a causa della malattia.
Affrontare le sfide tecniche per consentire l’analisi della connessione intestino-cervello potrebbe aprire la strada a terapie innovative per risolvere i principali disturbi cerebrali.
La soluzione
Sfruttare le neurotecnologie per esplorare le frontiere dell’asse microbiota-intestino-cervello
Il team interdisciplinare del Wyss Center sta sviluppando una tecnologia micro-endoscopica minimamente invasiva per rivelare la funzione dell’intestino e dell’ENS in vivo in collaborazione con l’Istituto nazionale francese di salute e ricerca medica (INSERM) e l’Università di Strasburgo.
Il dispositivo miniaturizzato valuterà contemporaneamente la morfologia, la funzionalità e la composizione batterica dell’apparato digerente. Un optrode (Sensore ottico per titolazioni fotometriche) intraluminale utilizzerà segnali luminosi ed elettrici per stimolare i neuroni dell’ENS e registrare la loro attività elettrica dall’interno dell’intestino.
MICHALINA GORA, PHD, RESPONSABILE IN NEUROFOTONICA: “L’uso del monitoraggio e della stimolazione ottica non invasiva fornisce uno strumento unico e potente per l’indagine di malattie legate alla disfunzione dell’asse microbiota-intestino-cervello e potrebbe portare a soluzioni per le persone con disturbi neurologici che vanno dal morbo di Parkinson alla depressione”.
Inizialmente sviluppato per l’indagine preclinica, l’obiettivo è implementare la tecnologia e le sue scoperte per migliorare la gestione dei pazienti. I passaggi critici per raggiungere il paziente sono stati integrati nel progetto sin dall’inizio. Questi includono il lavoro con campioni di tessuto di pazienti con morbo di Parkinson e Alzheimer, oltre a garantire che tutti i materiali e le procedure siano appropriati per la traduzione alle persone.
Parallelamente allo sviluppo dello strumento di indagine in vivo, il team sta sfruttando le capacità di imaging avanzate del Wyss Center per raccogliere immagini microscopiche ad alta risoluzione di ampie sezioni di intestino per comprendere meglio la morfologia dei neuroni intestinali e per raccogliere input di progettazione per il dispositivo.
Una delle sfide nell’avanzare nel campo della ricerca sull’asse intestino-cervello è la mancanza di conoscenze sull’elaborazione di campioni di tessuto intestinale. Il team sta definendo un protocollo semplificato per la manipolazione e la preparazione di campioni intestinali sia in condizioni normali che patologiche. La condivisione di queste conoscenze consentirà ai ricercatori che studiano i disturbi neurodegenerativi di includere informazioni sullo stato dell’intestino nella loro ricerca.
Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal Consiglio europeo della ricerca (CER) nell’ambito del programma di ricerca e innovazione Orizzonte 2020 dell’Unione europea.
info@wysscenter.ch