Nasce l’atlante digitale del corpo umano: organi esplorabili in 3D come in una mappa interattiva

Un nuovo atlante digitale permette di esplorare gli organi del corpo umano in tre dimensioni con un livello di dettaglio mai raggiunto prima, consentendo di passare dalla visione dell’intero organo fino alle singole cellule. Il progetto, chiamato Human Organ Atlas, è stato presentato sulla rivista Science Advances da un consorzio internazionale guidato da University College London e dallo European Synchrotron Radiation Facility di Grenoble.

La piattaforma, disponibile in open access e consultabile tramite un normale browser web, offre un’esperienza di navigazione simile a quella di Google Earth, ma applicata all’anatomia umana. Gli utenti possono infatti “entrare” virtualmente all’interno di diversi organi — tra cui cervello, cuore, polmoni, fegato e reni — osservandone le strutture interne con una precisione senza precedenti.

L’atlante digitale del corpo umano

Alla base del progetto c’è una tecnologia di imaging avanzata chiamata Hierarchical Phase-Contrast Tomography (HiP-CT), sviluppata presso il sincrotrone europeo ESRF. Grazie a una sorgente di luce estremamente potente, fino a 100 miliardi di volte più intensa rispetto a quella delle TAC ospedaliere tradizionali, i ricercatori riescono a scansionare organi umani intatti senza danneggiarli e a ingrandire le immagini fino a una risoluzione quasi cellulare, inferiore al micron.

Questa tecnologia permette di colmare un divario storico nella medicina tra radiologia e istologia, consentendo per la prima volta di osservare strutture anatomiche a più livelli di scala nello stesso campione.

“Per realizzare lo Human Organ Atlas abbiamo riunito scienziati e medici provenienti da nove istituti di ricerca nel mondo”, spiega Peter Lee, responsabile scientifico del progetto. “Il consorzio continuerà ad ampliarsi e potrà contribuire a nuove scoperte su diverse malattie, dall’osteoartrite alle patologie cardiache”.

La storia del progetto

Il progetto è nato durante la pandemia di COVID-19 e ha già prodotto risultati scientifici rilevanti. Le scansioni ad altissima risoluzione hanno infatti permesso di individuare danni microscopici ai vasi sanguigni nei polmoni di pazienti deceduti a causa dell’infezione. La tecnologia è stata applicata anche allo studio del cuore e di diverse patologie ginecologiche, offrendo nuove informazioni sui meccanismi alla base di queste malattie.

Attualmente l’atlante raccoglie decine di organi provenienti da 25 donatori e comprende centinaia di dataset tridimensionali. Le scansioni riguardano 11 diversi tipi di organi, tra cui cervello, cuore, polmoni, fegato, reni, colon, milza, placenta, utero, prostata e testicoli. Le immagini consentono di passare dalla scala dell’organo intero a dettagli inferiori ai due micrometri e, in alcuni casi, fino a 0,65 micrometri.

Per rendere accessibili dataset che possono raggiungere dimensioni di centinaia di gigabyte o addirittura terabyte, la piattaforma offre strumenti di visualizzazione interattiva direttamente nel browser, la possibilità di scaricare i dati a diverse risoluzioni e software dedicati all’analisi scientifica.

Implicazioni future e intelligenza artificiale

Secondo i ricercatori, questi dati tridimensionali ad altissima risoluzione potrebbero diventare una risorsa fondamentale anche per lo sviluppo dell’intelligenza artificiale. Gli algoritmi di apprendimento automatico, infatti, necessitano di grandi quantità di dati anatomici per essere addestrati a riconoscere malattie o ad analizzare strutture biologiche complesse.

Oltre alla ricerca scientifica, l’atlante potrebbe rivoluzionare anche l’insegnamento dell’anatomia. Studenti e docenti potranno esplorare gli organi in modo interattivo, scorrendo sezioni anatomiche e ingrandendo le strutture interne, superando i limiti delle immagini statiche utilizzate tradizionalmente nei manuali.

Secondo Paul Tafforeau, scienziato dell’ESRF e tra i pionieri della tecnologia impiegata, il progetto rappresenta soltanto il primo passo. “Stiamo aprendo una nuova finestra sull’architettura interna del corpo umano”, afferma. “In futuro potremmo arrivare a ottenere immagini dell’intero corpo con una risoluzione da dieci a venti volte superiore rispetto a quella attuale”.

Foto di Tara Winstead: https://www.pexels.com/it-it/foto/medico-scienza-concetto-cranio-7723400/