Un tema ricorrente nella fantascienza è quello del viaggiatore criogenico, il cui corpo viene congelato in animazione sospesa per poi essere scongelato e risvegliato in un altro decennio o secolo con tutte le capacità mentali e fisiche intatte. Quello che per molto tempo è rimasto confinato nei film come Alien, però, oggi è diventato oggetto di una ricerca scientifica rivoluzionaria condotta in Germania.
Un team di ricercatori dell’Università di Erlangen-Norimberga ha dimostrato per la prima volta un metodo per criopreservare e scongelare cervelli di topo mantenendo intatte alcune funzionalità cruciali. Lo studio, pubblicato il 3 marzo su Proceedings of the National Academy of Sciences, rappresenta un passo significativo verso applicazioni che fino a ieri sembravano impossibili: dalla protezione del cervello durante malattie o traumi gravi, fino alla creazione di banche di organi e persino alla criopreservazione di mammiferi interi.
Alexander German, neurologo e autore principale dello studio, pone una domanda fondamentale:
Se la funzione cerebrale è una proprietà emergente della sua struttura fisica, come possiamo recuperarla da un arresto completo?
I risultati della sua ricerca suggeriscono che questa impresa, considerata finora impossibile, potrebbe essere alla portata della scienza. La principale sfida nella criopreservazione del cervello è sempre stata il danno causato dalla formazione di cristalli di ghiaccio, che spostano o perforano la delicata nanostruttura del tessuto, interrompendo processi cellulari chiave.
Il team tedesco, però, ha utilizzato un metodo chiamato vitrificazione, che raffredda i liquidi abbastanza rapidamente da intrappolare le molecole in uno stato disorganizzato, simile al vetro, prima che abbiano la possibilità di formare cristalli di ghiaccio.
I ricercatori hanno testato il metodo su fette di cervello di topo spesse 350 micrometri, che includevano l’ippocampo, una regione fondamentale per la memoria e la navigazione spaziale. Le sezioni cerebrali sono state pre-trattate in una soluzione contenente sostanze chimiche crioprotettive, poi raffreddate rapidamente utilizzando azoto liquido a -196 gradi Celsius. Sono state quindi conservate in un congelatore a -150 gradi in stato vetroso per periodi compresi tra dieci minuti e sette giorni.
Dopo lo scongelamento delle fette cerebrali in soluzioni calde, il team ha analizzato il tessuto per verificare se avesse mantenuto qualche attività funzionale. I risultati sono stati sorprendenti: la microscopia ha mostrato che le membrane neuronali e sinaptiche erano intatte, mentre i test sull’attività mitocondriale non hanno rivelato danni metabolici.
Le registrazioni elettriche dei neuroni hanno dimostrato che, nonostante moderate deviazioni rispetto alle cellule di controllo, le risposte dei neuroni agli stimoli elettrici erano quasi normali. Le vie neuronali dell’ippocampo mostravano ancora il potenziamento a lungo termine sinaptico, quel rafforzamento delle connessioni che sta alla base dell’apprendimento e della memoria. Tuttavia, poiché tali sezioni si degradano naturalmente, le osservazioni sono state limitate a poche ore.
Mrityunjay Kothari, che studia ingegneria meccanica all’Università del New Hampshire, concorda sul fatto che lo studio rappresenti un avanzamento significativo nello stato dell’arte della criopreservazione del tessuto cerebrale.
I precedenti tentativi di congelamento e scongelamento del tessuto cerebrale da esseri umani e altri animali, principalmente giovani vertebrati, avevano già dimostrato che il tessuto neuronale può sopravvivere al congelamento a livello cellulare e, dopo lo scongelamento, anche a livello funzionale in una certa misura. Tuttavia, non era mai stato possibile ripristinare completamente i processi necessari per il corretto funzionamento cerebrale: attivazione neuronale, metabolismo cellulare e plasticità cerebrale.
La ricerca tedesca rappresenta quindi un punto di svolta, dimostrando che è possibile preservare non solo la struttura fisica del cervello, ma anche la sua capacità di funzionare dopo essere stato portato a temperature estreme. Questo apre scenari che fino a poco tempo fa appartenevano esclusivamente alla letteratura e al cinema di fantascienza, avvicinando la scienza a conquiste che potrebbero rivoluzionare la medicina e la biologia.
