Il nuovo atlante degli organi umani, un viaggio nel Corpo che funziona come Google Earth

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Redazione Scienza e Tecnologia Redazione Scienza e Tecnologia   -   È online e accessibile a chiunque, da un semplice computer, un portale che promette di rivoluzionare lo studio dell’anatomia e la comprensione delle malattie: si chiama Human Organ Atlas, ed è stato paragonato a una sorta di Google Earth del corpo umano. Frutto di oltre cinque anni di ricerche condotte da un consorzio internazionale guidato dall’University College London (UCL) e dal Sincrotrone Europeo (ESRF) di Grenoble, l’Atlante permette di esplorare in tre dimensioni organi intatti, dal cuore al cervello, passando per polmoni, reni e fegato, ma anche utero, placenta, prostata e testicolo. La particolarità, e qui risiede la sua portata innovativa, è la possibilità di zoomare all’interno di queste strutture con un dettaglio che arriva quasi a distinguere le singole cellule, colmando un divario che in medicina durava da un secolo, quello tra la radiologia, che osserva l'organo nel suo insieme, e l'istologia, che ne analizza invece i tessuti al microscopio dopo averli sezionati.

La tecnologia alla base di questo salto di qualità, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science Advances, risiede in una metodologia di imaging avanzata chiamata tomografia a contrasto di fase gerarchica, meglio nota come HiP-CT. Questa tecnica sfrutta la luce prodotta dal sincrotrone di Grenoble, una fonte di raggi X estremamente brillante, fino a cento miliardi di volte più potente di una normale TAC ospedaliera. Una potenza che consente di scandagliare un organo nella sua interezza senza doverlo sezionare o danneggiare, per poi “scendere” virtualmente al suo interno e osservare dettagli grandi meno di un micron, una risoluzione cinquanta volte più sottile di un capello umano. I dataset che ne derivano sono imponenti: ogni singolo organo digitalizzato può occupare centinaia di gigabyte, e nel caso del cervello, il più complesso, si arriva a toccare i quattordici terabyte di dati. Per rendere tutto questo fruibile al pubblico, il team ha dovuto investire non solo nella scansione, ma anche nella creazione di una infrastruttura digitale capace di sostenere la visualizzazione interattiva di una mole così gigantesca di informazioni direttamente dal browser, senza richiedere software speciali.

Dai polmoni colpiti dal Covid ai glomeruli renali, le scoperte già avviate

L’atlante, che allo stato attuale conta oltre trecento set di dati tridimensionali completi relativi a cinquantasei organi prelevati da venticinque donatori -1-2, non è solo uno strumento didattico di straordinario realismo. I ricercatori ci tengono a sottolineare come abbia già dimostrato la sua utilità concreta nella ricerca medica. Durante la pandemia, per esempio, le scansioni HiP-CT hanno permesso di osservare lesioni microvascolari nei polmoni di pazienti deceduti a causa del Covid-19 che con le tecniche tradizionali sarebbero rimaste invisibili. Allo stesso modo, lo studio tridimensionale ad altissima risoluzione sta fornendo nuove informazioni su patologie che vanno dalle disfunzioni cardiache ai disturbi ginecologici come l'adenomiosi, dove l'osservazione della vascolarizzazione uterina apre a nuove interpretazioni patogenetiche. C’è poi chi, come l'ingegnere meccanico Claire Walsh dell'UCL, uno dei membri chiave del progetto, porta l'esempio del rene: la distribuzione dei glomeruli, quelle strutture fondamentali per la filtrazione del sangue, sembra seguire uno schema diverso da quanto si era sempre creduto, e l'atlante permette di vederlo con chiarezza.

Un archivio aperto per l'intelligenza artificiale e la formazione medica

L'accessibilità e l'aderenza ai principi della scienza aperta, come la licenza Creative Commons che permette il riutilizzo dei dati citando la fonte, sono stati un obiettivo prioritario fin dall'inizio per il consorzio, come spiega il ricercatore dell'ESRF Paul Tafforeau. Questa scelta rende l'archivio non solo un affascinante strumento di divulgazione per i curiosi, ma anche un terreno di coltura ideale per lo sviluppo dell'intelligenza artificiale in campo medico. La disponibilità di dataset tridimensionali di grandi dimensioni e perfettamente validati è un requisito fondamentale per addestrare algoritmi in grado di riconoscere pattern patologici, segmentare le strutture anatomiche o assistere i clinici nella diagnosi. Per i futuri medici, poi, la possibilità di "navigare" all'interno di un organo invece di osservarne solo diagrammi bidimensionali, come sottolinea Alexandre Bellier, professore di anatomia all'ospedale universitario di Grenoble, rappresenta un cambio di paradigma nell'apprendimento, trasformando lo studio da esercizio mnemonico in scoperta interattiva e guidata.

I limiti attuali e l'obiettivo di arrivare al intero

Nonostante l'entusiasmo, i ricercatori riconoscono che il lavoro è appena all'inizio. Attualmente, i dati pubblicati provengono in maggioranza da donatori di sesso maschile con un'età media piuttosto avanzata, attorno ai settantatré anni. Una distorsione statistica, spiegano dal consorzio, dovuta in parte alla maggiore incidenza di donazioni maschili durante la fase pandemica e in parte alla difficoltà di reperire organi di donatori giovani, spesso destinati ai trapianti. Nei laboratori, però, si sta già lavorando su un numero significativo di campioni femminili e su una platea anagrafica più ampia, in attesa di essere processati e pubblicati. L'ambizione futura, già dichiarata, è ancora più ardita: si punta a sviluppare la tecnica per poter visualizzare non più singoli organi, ma corpi umani completi, con una risoluzione dalle dieci alle venti volte superiore a quella attuale. Un traguardo che, se raggiunto, trasformerebbe radicalmente non solo la ricerca, ma l'intero modo di studiare e comprendere l'architettura del corpo umano.

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