Come un ricercatore rileva i segnali chimici nel cervello
Nako Nakatsuka si è guadagnata un posto nell'elenco di quest'anno degli "Innovatori Under 35" della "MIT Technology Review". Il motivo è la sua invenzione di un preciso biosensore chimico che permette di comprendere meglio i processi molecolari del cervello e di malattie come l'Alzheimer, la depressione e il Parkinson.
Chi siamo, 100 miliardi di neuroni del cervello umano comunicano continuamente tra loro attraverso segnali elettrici e chimici. Finora la ricerca si è concentrata principalmente sulla comunicazione elettrica, ma Nako Nakatsuka, collaboratrice scientifica presso l'Istituto di ingegneria biomedica dell'ETH di Zurigo, si sta avventurando nel territorio ancora relativamente sconosciuto della segnalazione chimica. Per una migliore ricerca e comprensione delle funzioni cerebrali è necessaria una precisa tecnologia dei sensori. "Non capiamo ancora tutto quello che succede nel nostro cervello. Per esempio, possiamo svegliarci una mattina e sentirci tristi senza una ragione particolare", dice Nakatsuka. "Tutto questo è controllato da processi chimici nel cervello di cui sappiamo molto poco".
Biotecnologia innovativa
Alla fine di giugno di quest'anno, Nako Nakatsuka è stata inserita nell'elenco degli "Innovatori Under 35" della "MIT Technology Review" perché ha sviluppato un biosensore che permette ai neuroscienziati di conoscere meglio la comunicazione molecolare delle cellule cerebrali. Per capire meglio come si sviluppano le malattie mentali e neurodegenerative, "è fondamentale chiedersi innanzitutto come comunicano le cellule cerebrali sane o i neuroni", afferma l'autrice. I progressi nella ricerca nel campo del rilevamento neurochimico sono stati ostacolati dal fatto che le molecole cerebrali con struttura simile sono molto difficili da distinguere da una moltitudine di molecole interferenti nel complesso ambiente cerebrale.
Il premio del MIT non solo ha ampliato la rete personale di Nakatsuka e avviato un dialogo interdisciplinare, ma ha anche aperto nuove prospettive sulle conseguenze etiche e sociali delle nuove tecnologie. Anche l'industria si è dimostrata entusiasta del potenziale commerciale del biosensore di Nakatsuka.
"Le idee di Nako potrebbero rivoluzionare la biomedicina", afferma Janos V?r?s, professore dell'Istituto di ingegneria biomedica e uno dei principali ricercatori del Laboratorio di biosensori e bioelettronica dell'ETH di Zurigo. "Dato il suo sconfinato entusiasmo, sono convinto che riuscirà a produrre nuove piattaforme di sensori basati su nanomateriali. Queste saranno di grande utilità nelle neuroscienze e in altri campi, come le malattie infettive, il cancro e la diagnostica - per quasi tutto ciò che vogliamo analizzare".
Per il momento, però, lo scienziato si limita a respingere l'idea: "Siamo nella fase iniziale e sperimentale di questa ricerca. ? quindi improbabile che presto si possa tracciare la propria attività cerebrale su un Apple Watch".
Strumento innovativo per la comprensione del cervello
All'incrocio tra chimica, ingegneria e neuroscienze, Nakatsuka è riuscito a sviluppare un biosensore che ha un enorme potenziale per far progredire l'analisi in tutte le discipline. I suoi sensori sono già utilizzati nei laboratori di tutto il mondo per analizzare i messaggeri cerebrali in complessi campioni biologici viventi con una risoluzione su scala nanometrica finora irraggiungibile.
Lo strumento è costituito da una pipetta di vetro con una cannula di appena dieci nanometri, non visibile a occhio nudo. Con l'aiuto di sequenze di DNA e due elettrodi, il sensore è in grado di rilevare e misurare le sostanze neurochimiche che scorrono attraverso la minuscola pipetta di vetro. Nakatsuka intende sviluppare ulteriormente la tecnologia del sensore come base per future applicazioni nella medicina preventiva o per approcci terapeutici alle malattie cerebrali.
Ikigai - passione significativa
"La mia vita è una serie di coincidenze fortunate", dice Nako Nakatsuka. Ma quando Chi siamo parla della sua vita, è chiaro che quasi tutto è dovuto al caso e che lei persegue i suoi interessi in modo mirato e con passione: Arte, sport e scienza. Spesso combina le sue passioni con un altro scopo, ad esempio come illustratrice del libro per bambini "A is for Atom: ABCs for Aspiring Chemists". Il suo impegno è rivolto a diverse generazioni, ad esempio partecipando al video di Buzz Feed "Kids Teach Science Experiments to a Real Scientist" (I bambini insegnano gli esperimenti scientifici a un vero scienziato) o convincendo la nonna 89enne, ancora in forma, ad acquistare un abbonamento di fitness. Secondo lei, "non ci sono limiti nell'aiutare gli altri a credere nelle proprie capacità".
Per Nakatsuka, trovare il suo scopo nella vita - noto come "ikigai" in Giappone - è stata una questione di perseveranza. "Ci sono sempre momenti difficili da qualche parte, ma se avessi ceduto a questi pensieri, non sarei stata in grado di andare avanti. Il puro coraggio aiuta a superare i momenti difficili".
Nakatsuka è nata a Osaka, in Giappone, ed è cresciuta a Tokyo. Descrive la sua vita familiare come tradizionalmente giapponese, a parte la decisione non convenzionale della madre di iscriverla alla Scuola Internazionale del Sacro Cuore, una scuola per sole ragazze. Di norma, i bambini giapponesi frequentano un sistema scolastico non confessionale e co-educativo in cui la lingua, la cultura e la storia giapponese sono al centro dell'attenzione. "Credo che mi abbia aiutato molto frequentare una scuola femminile internazionale. Non mi sono dovuta preoccupare delle dinamiche socio-culturali di genere che prevalgono nelle scuole co-educative. Invece, ho potuto concentrarmi completamente sul programma scolastico e sullo sport", spiega. "Mi sono sentita accettata per quello che ero ed ero un po' nerd".
Una svolta fatale
Forti formazioni femminili hanno plasmato la ricercatrice dell'ETH nel corso della sua vita. Alla Fordham University di New York, la sua professoressa Ipsita Banerjee l'ha accompagnata a superare il suo Bachelor con un'esperienza di ricerca pratica in un laboratorio di bionanotecnologia specializzato nell'ingegneria dei tessuti. Lì, mentre era ancora una studentessa, è stata coautrice dei suoi primi articoli scientifici sottoposti a revisione paritaria. All'Università della California, Los Angeles (UCLA), è stata istruita dalla sua mentore, la professoressa Anne Andrews, ad affrontare argomenti scientifici visionari e ad affinare le sue capacità di comunicazione scientifica.
Forse è stato uno scherzo del destino che lei abbia spontaneamente fatto visitare il campus dell'UCLA a un professore invitato. Il professore le ha descritto la sua ricerca all'ETH di Zurigo come una delle migliori esperienze della sua carriera scientifica. Nakatsuka ammette di non aver mai sentito parlare dell'ETH di Zurigo. Ma era tentata di candidarsi. Janos V?r?s l'ha invitata a un colloquio e l'ha sostenuta nelle sue candidature per una borsa di studio post-dottorato dell'ETH di Zurigo (ETH Fellowship). La borsa di studio le ha permesso di trascorrere i primi due anni all'ETH di Zurigo. Ricorda: "Durante la mia prima visita all'ETH di Zurigo per il colloquio di lavoro, mi sono innamorata del laboratorio di biosensori e bioelettronica. Ho avuto subito la sensazione: è questo!".
