Nanodispositivi impiantabili contro l’epilessia

DARE energia al cervello per gestirne gli eccessi elettrici che provocano le crisi epilettiche. E fornirla direttamente in profondità, solamente a piccole popolazioni di neuroni, e in quantità sufficiente ma non eccessiva per non alterare il funzionamento del resto del cervello. Ciò che oggi sembra fantascienza, tra una decina di anni potrebbe diventare routine clinica. Nuovi dispositivi di dimensioni nanometriche potrebbero venire impiantati nei soggetti epilettici resistenti ai farmaci eliminando le crisi in maniera definitiva e meno drastica della rimozione chirurgica di parte del tessuto nervoso. È questo l’ambizioso obiettivo del progetto IN-FET (Ion Neuromodulation for Epilepsy Treatment cioè neuromodulazione ionica per il trattamento dell’epilessia) presentato ufficialmente in questi giorni e del quale la Sissa di Trieste sarà centro di riferimento. Finanziato dalla Commissione Europea con oltre tre milioni di euro, il progetto si inserisce nel programma "Future Emerging Technologies" per sostenere ricerche di frontiera le cui ricadute possano essere di grande impatto sulla scienza e la società. E coinvolge, oltre all’istituto triestino, il consorzio interuniversitario per la Nanoelettronica formato dalle Università di Modena-Reggio Emilia e di Udine, le università di Ginevra, di Sheffield e le aziende Ibm e Multi Channel Systems. L'epilessia colpisce più di 50 milioni di persone nel mondo – circa 550 mila in Italia – ed è una delle malattie neurologiche più frequenti. Nonché, fin dall’antichità, motivo di stigma sociale a causa delle periodiche crisi che causano perdita di coscienza, spasmi motori, alterazioni sensoriali, caduta o stato di assenza. I trattamenti farmacologici funzionano e sono largamente utilizzati ma in circa un terzo dei soggetti si rivelano inefficaci. In questi casi il ricorso alla chirurgia permette di guarire definitivamente o comunque di ridurre in misura considerevole il numero di crisi. “Tuttavia, si tratta di una procedura piuttosto invasiva che prevede la rimozione di una parte del tessuto cerebrale e dunque la possibile compromissione di altre funzioni” spiega Michele Giugliano, direttore del laboratorio di Dinamica Neuronale della SISSA. All’orizzonte si intravvede lo sbarco di terapie geniche “che tuttavia non sono prive di rischi: affinché siano efficaci si devono modificare il DNA delle cellule. E farlo nel cervello è complicato” riassume Giugliano, spiegando che “l’obiettivo del progetto è trovare un’alternativa ‘dolce’ che modifichi l’attività del cervello, attivando o spegnendo le cellule a seconda delle esigenze, sfruttando meccanismi di ispirazione fisiologica”. IN-FET si concentrerà sui messaggeri chimici delle cellule nervose come il magnesio, il potassio e il calcio. “Il nostro cervello funziona attraverso impulsi elettrici generati dallo spostamento di ioni, cioè atomi o gruppi di atomi, dotati di carica elettrica” ricorda Giugliano. In particolare, le nuove macchine molecolari potrebbero misurare e manipolare l’attività degli ioni e la loro concentrazione. Come? Convertendo l’energia elettrica in energia chimica, facendo cioè il contrario di quanto avviene nelle comuni pile. Non a caso, il progetto affonda le radici in conoscenze provenienti da un ambito ben lontano dalle neuroscienze cioè quello delle batterie elettroniche di nuova generazione che utilizzano i cosiddetti polimeri elettroattivi. Si tratta di materiali che quando posti in un campo elettrico cambiano dimensione o forma. “Nell’epilessia si verifica una ipereccitabilità di alcune cellule cerebrali, un fenomeno che dipende proprio dal flusso di ioni. L’attività di queste cellule potrebbe essere modulata grazie all’impianto di alcuni di questi polimeri nel cervello: queste macchine molecolari di dimensioni nanometriche potrebbero intrappolare o rilasciare specifici ioni in modo che non possano più eccitare le cellule” riprende Giugliano. Un approccio simile potrebbe trovare impiego anche nella cura di altre malattie neurologiche come per esempio il Parkinson. Tuttavia, sono gli stessi ricercatori a predicare calma. Per quanto promettente, la strada è stata appena imboccata. “Si tratta di un progetto esplorativo: al momento stiamo lavorando su cellule in vitro. Di certo, i prossimi saranno anni molto stimolanti” sorride Giugliano.