30/07/2018

Un “ricettario” per trasformare le cellule dermiche in neuroni

Tsunemoto R, Lee S, Szűcs A, Chubukov P, et al. Diverse reprogramming codes for neuronal identity. Nature 2018;557: 375–380.

I ricercatori  dello Scripps Research Institute (California) hanno realizzato quello che definiscono un “ricettario neuronale” per trasformare le cellule della pelle in diversi tipi di neuroni.

Come riportato sulla rivista Nature la ricerca apre le porte allo studio di condizioni cerebrali comuni come l’autismo, la schizofrenia, la dipendenza e il morbo di Alzheimer, riproducibili in laboratorio. 

Il problema della comprensione e del trattamento dei molti disturbi del cervello, è che non si possono creare e riprodurre i giusti tipi di cellule cerebrali.

Con questo sistema sono stati trovati più di 75 nuovi modi per trasformare rapidamente e in modo riproducibile le cellule della pelle in neuroni, facilitando la rappresentazione di molte malattie neurologiche più di quanto finora sia stato possibile.

In pratica un rifornimento personalizzato e quasi illimitato di diversi tipi di cellule neuronali in una capsula che permette di scoprire cosa non funziona in una malattia neurologica.

Allo stesso tempo, lo studio fornisce un nuovo kit di strumenti per testare migliaia di farmaci sulle cellule colpite per provare a invertire i processi degenerativi, piuttosto che doverli testare su topi o altri animali, con risultati che sono spesso difficili da interpretare nell’uomo.

Dei quasi 600 fattori testati, oltre il 12% ha finito per produrre neuroni, portando a oltre 70 nuove ricette o codici per la produzione neuronale.

Ogni codice produceva un insieme di neuroni con proprietà diverse, alcuni dei quali sembravano immediatamente utili per capire come le differenze nei nostri corredi genetici possono predisporci alla diversità neurologica in disturbi come l’autismo, la dipendenza da nicotina o la neurodegenerazione.

Poi è arrivata una sorpresa ancora più grande. I “neuroni sintetici”, come li chiamano gli autori, “entità cellulari che imitano le sinapsi e cercano di comunicare tra loro”.

“Si sono sviluppate solo due o tre settimane dopo che erano allo stato di fibroblasti, condizione che, normalmente, non permette la comunicazione”, afferma Kristin Baldwin, autore senior dello studio.

Per anni, la sfida è stata quella di vedere oltre i tratti che i neuroni condividono – come la capacità di comunicare usando le connessioni chiamate sinapsi – e capire perché alcuni neuroni hanno proprietà speciali, come la capacità di produrre dopamina o rispondere a farmaci neuroattivi come la nicotina, che si correlano anche con il loro coinvolgimento in diverse malattie.

Si tratta, quindi, di un grande passo avanti nella riprogrammazione cellulare. Ora i ricercatori possono inserire questi codici per ottenere i tipi neuronali precisi di cui necessitano per la ricerca e riprodurli più volte, eliminando la necessità di campioni umani, certamente sempre preziosi ma che possono essere studiati solo per poche ore.

“La creazione di un database di questi codici e dei tipi di neuroni che producono, può aiutarci a collegare direttamente gli studi genomici della malattia del cervello umano a una comprensione molecolare di ciò che va storto a livello neuronale, che è la chiave per trovare e indirizzare i trattamenti”, specificano i ricercatori.

Ovviamente, ora, c’è molto più materiale e molto lavoro di follow-up da fare in laboratorio per comprendere meglio la complessità neuronale ma essere riusciti a ingegnirizzare e testare in laboratorio un ampio set di codici e fattori per convertire le cellule della pelle in cellule con i tratti essenziali dei neuroni, compresa la loro forma e l’eccitabilità elettrica, è un passo incredibile verso una migliore comprensione delle malattie degenerative del cervello.

 

 

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