La perdita delle guaine mieliniche nel cervello è un segno distintivo della sclerosi multipla. I ricercatori dell’ETH di Zurigo lo hanno fatto sviluppato un metodo MRI che mappa la condizione di questo strato di isolamento nervoso in modo più accurato di prima.
La sclerosi multipla (SM) è una malattia neurologica che di solito porta a disabilità permanenti. Colpisce circa 2,9 milioni di persone in tutto il mondo e circa 15.000 solo in Svizzera. Una caratteristica fondamentale della malattia è che fa sì che il sistema immunitario del paziente attacchi e distrugga le guaine mieliniche del sistema nervoso centrale. Queste guaine protettive isolano le fibre nervose, proprio come il rivestimento di plastica attorno a un filo di rame. Le guaine mieliniche assicurano che gli impulsi elettrici viaggino in modo rapido ed efficiente dal nervo alle cellule nervose. Se vengono danneggiati o si assottigliano, ciò può portare a disturbi irreversibili della vista, della parola e della coordinazione.
Finora, tuttavia, non è stato possibile visualizzare le guaine mieliniche abbastanza bene da poter utilizzare queste informazioni per la diagnosi e il monitoraggio della SM.* Ora i ricercatori dell’ETH di Zurigo e dell’Università di Zurigo, guidati da Markus Weiger ed Emily Baadsvik del Institute for Biomedical Engineering, hanno sviluppato una nuova procedura di risonanza magnetica (MRI) che mappa la condizione delle guaine mieliniche in modo più accurato di quanto fosse possibile in precedenza. I ricercatori hanno testato con successo per la prima volta la procedura su persone sane.
In futuro, il sistema MRI con il suo speciale scanner per la testa potrebbe aiutare i medici a riconoscere la SM in una fase precoce e a monitorare meglio la progressione della malattia. La tecnologia potrebbe anche facilitare lo sviluppo di nuovi farmaci per la SM. Ma non finisce qui: il nuovo metodo MRI potrebbe essere utilizzato dai ricercatori anche per visualizzare meglio altri tipi di tessuti solidi come tessuto connettivo, tendini e legamenti.
Mappe mieliniche quantitative
I dispositivi MRI convenzionali catturano solo immagini inaccurate e indirette delle guaine mieliniche. Questo perché la maggior parte di questi dispositivi funziona reagendo alle molecole d’acqua nel corpo che le onde radio hanno stimolato in un forte campo magnetico. Ma le guaine mieliniche, che avvolgono le fibre nervose in diversi strati, sono costituite principalmente da tessuto adiposo e proteine. Detto questo, c’è dell’acqua – nota come acqua mielinica – intrappolata tra questi strati. La risonanza magnetica standard costruisce le proprie immagini utilizzando principalmente i segnali degli atomi di idrogeno in questa acqua mielinica, piuttosto che eseguire l’imaging direttamente delle guaine mieliniche.
Le guaine mieliniche avvolgono le fibre nervose e sono costituite principalmente da tessuto adiposo e proteine. Credito immagine: ETH Zurigo
Il nuovo metodo MRI dei ricercatori dell’ETH risolve questo problema e misura direttamente il contenuto di mielina. Mette valori numerici sulle immagini MRI del cervello per mostrare quanta mielina è presente in una particolare area rispetto ad altre aree dell’immagine. Un numero 8, ad esempio, significa che il contenuto di mielina in questo punto è solo l’8% del valore massimo di 100, il che indica un significativo assottigliamento delle guaine mieliniche. In sostanza, più scura è l’area e più piccolo è il numero nell’immagine, più le guaine mieliniche sono state ridotte. Queste informazioni dovrebbero consentire ai medici di valutare meglio la gravità e la progressione della SM.
Le scansioni MRI dei ricercatori dell’ETH mostrano numericamente quanta mielina è presente in una particolare area rispetto ad altre aree dell’immagine. Credito immagine: ETH Zurigo
Misurazione dei segnali entro milionesimi di secondo
Tuttavia, è difficile visualizzare direttamente le guaine mieliniche. Questo perché i segnali che la risonanza magnetica innesca nei tessuti hanno vita molto breve; i segnali che emanano dall’acqua mielinica durano molto più a lungo. “In parole povere, gli atomi di idrogeno nel tessuto mielinico si muovono meno liberamente di quelli nell’acqua mielinica. Ciò significa che generano segnali molto più brevi, che scompaiono di nuovo dopo pochi microsecondi”, spiega Weiger, aggiungendo: “E tenendo presente che un microsecondo è un milionesimo di secondo, è davvero un tempo molto breve.” Uno scanner MRI convenzionale non è in grado di catturare questi segnali fugaci perché non effettua le misurazioni abbastanza velocemente.
Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno utilizzato uno scanner per la testa MRI appositamente personalizzato che hanno sviluppato negli ultimi dieci anni insieme alle aziende Philips e Futura. Questo scanner è caratterizzato da un gradiente particolarmente forte nel campo magnetico. “Maggiore è il cambiamento nell’intensità del campo magnetico generato dalle tre bobine dello scanner, più velocemente si potranno registrare le informazioni sulla posizione degli atomi di idrogeno”, afferma Baadsvik.
Generare un gradiente così forte richiede una forte corrente e un design sofisticato. Poiché i ricercatori scansionano solo la testa, il campo magnetico è più contenuto e concentrato rispetto ai dispositivi convenzionali. Inoltre, il sistema può passare rapidamente dalla trasmissione di onde radio alla ricezione di segnali; i ricercatori e i loro partner industriali hanno sviluppato un circuito speciale a questo scopo.
Le bobine che generano il campo magnetico (a sinistra) e una visualizzazione dell’intero scanner (a destra). Credito immagine: ETH Zurigo
I ricercatori hanno già testato con successo la loro procedura di risonanza magnetica su campioni di tessuto di pazienti affetti da SM e su due individui sani. Successivamente, vogliono testarlo sugli stessi pazienti affetti da SM. Se in futuro il nuovo scanner per la risonanza magnetica entrerà negli ospedali dipende ora dall’industria medica. “Abbiamo dimostrato che il nostro processo funziona”, afferma Weiger. “Ora tocca ai partner del settore implementarlo e portarlo sul mercato”.
* La versione originale dell’ETH News affermava: “Finora però non è stato possibile visualizzare le guaine mieliniche abbastanza bene per diagnosticare e trattare in modo affidabile la SM. ” La dichiarazione è stata chiarita il 6.2.2024 come segue: “Finora, tuttavia, non è stato possibile visualizzare le guaine mieliniche abbastanza bene per utilizzare queste informazioni per la diagnosi e il monitoraggio della SM.”
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
