Ricerche

Un'immagine a fluorescenza di strati retinici scattata con un microscopio confocale da topi naturali sani (a destra) e da topi con sintomi di Alzheimer (a sinistra). In verde depositi di amiloide che si ritengono correlati con l'Alzheimer.

Ingegneri biomedici della Duke University hanno messo a punto un nuovo dispositivo di scansione in grado di misurare sia lo spessore che la consistenza dei vari strati della retina nella parte posteriore dell'occhio. Questo progresso potrebbe essere usato per rilevare un biomarcatore del morbo di Alzheimer (MA), offrendo potenzialmente un sistema di preallarme diffuso per la malattia. I risultati appaiono on line dal 13 maggio nella rivista Scientific Reports.

“Ricerche precedenti avevano visto un assottigliamento della retina nei pazienti di MA, ma aggiungendo una tecnica di dispersione della luce per la misurazione, abbiamo scoperto che lo strato delle fibre nervose retiniche è anche più ruvido e più disordinato”, ha detto Adam Wax, professore di ingegneria biomedica della Duke. “La nostra speranza è riuscire a usare questa intuizione per creare un dispositivo di rilevamento facile ed economico, che non solo sia disponibile nello studio del medico, ma anche in posti come la tua farmacia locale”.

Le diagnosi di MA sono attualmente effettuate solo dopo che un paziente comincia a mostrare sintomi di declino cognitivo. Anche allora, l'unico modo per determinare definitivamente che il MA è la causa, è una scansione MRI o PET costosa, o un'autopsia. Ma se il progresso della malattia potesse essere fermato con interventi precoci come un farmaco e l'esercizio mentale, i pazienti potrebbero avere una qualità di vita notevolmente migliore. Questo è il motivo per cui i ricercatori stanno cercando biomarcatori da usare come segnali di allarme precoce della malattia.

Uno di questi biomarcatori potenziali proviene dalla retina, che è letteralmente un'estensione del cervello e fa parte del sistema nervoso centrale. Ricerche precedenti hanno dimostrato che il MA può causare cambiamenti strutturali della retina, in particolare un assottigliamento degli strati retinici interni. “La retina può dare un accesso facile al cervello, e il suo assottigliamento può essere indicativo di una diminuzione della quantità di tessuto neurale, un segno che è presente il MA”, ha detto Wax.

Anche altre malattie tuttavia, come il glaucoma e il Parkinson, possono causare un assottigliamento della retina. Risultati non coerenti di test potrebbero provenire anche dalle differenze tra le macchine più usate per questo tipo di misure, i dispositivi di tomografia a coerenza ottica (OCT), e dal modo di usarli dei ricercatori.

Nella nuova ricerca, Wax e la dottoranda Ge Song dimostrano che il livello più alto di neuroni nella retina di un topo modello di MA presenta un cambiamento nella sua consistenza strutturale. In combinazione con i dati sui cambiamenti di spessore di questo strato, la nuova misura potrebbe rivelarsi un biomarcatore più accessibile del MA. “Il nostro nuovo approccio può misurare la ruvidità o la trama dello strato di fibre nervose della retina interna”, ha detto la Song. “Può costituire un modo rapido e diretto per misurare i cambiamenti strutturali causati dal MA, e diventare un grande potenziale come biomarcatore della malattia”.

La OCT è l'analogo ottico degli ultrasuoni. Funziona inviando onde di luce nei tessuti e misurando quanto tempo impiegano a tornare. Anche se è una tecnica di scansione estremamente utile usata di solito per fare una vasta gamma di diagnosi, presenta delle limitazioni.

Per raccogliere più dati, Wax e Song hanno aggiunto un parametro denominato 'interferometria a bassa coerenza risolta ad angolo' (a/LCI), che usa gli angoli della luce diffusa per raccogliere ulteriori informazioni sulla struttura del tessuto. Combinando le due misure, i ricercatori possono estrarre informazioni sia sullo spessore che sulla struttura di ogni strato della retina. “Le misure a/LCI completano le misure di spessore per migliorare la potenziale utilità dei biomarcatori più quantitativi per il MA”, ha detto la Song. “Non si possono ottenere informazioni sulla trama e sulla struttura della retina solo con la OCT. C'è bisogno di entrambe le modalità di scansione. Questa è l'innovazione chiave”.

I ricercatori stanno ora lavorando per incorporare questa capacità aggiuntiva in un sistema di OCT a basso costo che Wax sta sviluppando attraverso una società di nuova fondazione chiamata Lumedica. Mentre le macchine tradizionali OCT pesano più di 30 chili, occupano un intero banco e costano da $ 50.000 a $ 120.000, il progetto di Wax pesa 2 kg, ha le dimensioni di una scatola da scarpe e, secondo Wax, potrà essere venduto a meno di $ 15.000.

La chiave del progetto di Wax è una parte stampata in 3D che usa la simmetria per compensare le incongruenze meccaniche che possono sorgere nei dispositivi tradizionali di OCT, a causa di piccoli fattori come un sottile cambiamento di temperatura. La Song inoltre ha lavorato su un prisma di rotazione stampato in 3D, che permette all'a/LCI di esplorare l'intera retina.

“Siamo entusiasti perché questa ricerca mostra un nuovo modo di usare tecnologie OCT a basso costo che vanno oltre il semplice rilevamento delle malattie tradizionali della retina”, ha detto Wax. “Se saremo in grado di usare questi dispositivi come una finestra sui primi segni di malattie neurodegenerative, forse potremo aiutare le persone a entrare in un programma di trattamento di intervento precoce, prima che sia troppo tardi”.