Neuroscienze: scoperto il gene che dirige lo sviluppo delle staminali nel cervello

Lo studio, pubblicato su Cerebral Cortex, ha individuato il “direttore d’orchestra” delle cellule staminali che si sviluppano nel nostro cervello: il gene Foxg1.

La ricerca è stata realizzata dalla Sissa, dall’Università di Cambridge e dall’IRCCS Burlo Garofolo, e guidata da Antonello Mallamaci, direttore del Laboratorio di Sviluppo Corticale della SISSA. Mallamaci ha definito la scoperta “molto importante, sia dal punto di vista scientifico che metodologico”. Spiegando che “il ruolo di Foxg1 in questo processo di transizione e il suo coinvolgimento in malattie quali varianti delle sindromi di Rett e di West”, inducono a  “pensare che alcune delle anomalie tipiche di tali sindromi possano scaturire da una alterazione della scaletta temporale con cui sono generate le cellule astrogliali”.

Ci troviamo così di fronte alla possibilità di nuove terapie geniche.

Mallamaci ha anche spiegato che “la combinazione di studio in vitro e in vivo” e “il confronto con i risultati ottenuti in cellule staminali di origine umane”, costituiscono  “un approccio vincente per lo studio di processi di sviluppo altamente conservati”. Sarà così possibile in futuro anche rispondere ad altri interrogativi sul funzionamento e le patologie del nostro cervello, e sui meccanismi che regolano le cellule staminali neuronali.

Medici e ricercatori potranno inoltre sviluppare nuove terapie geniche per curare neuropatologie acute e croniche. La ricerca è stata finanziata da Telethon. Pubblichiamo integralmente la nota ufficiale della Sissa – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati.

Scoperto il gene direttore d’orchestra delle cellule staminali del cervello.

Una nuova ricerca SISSA identifica il gene che regola il bilancio di produzione di neuroni e di cellule di supporto durante lo sviluppo della corteccia cerebrale. Lo studio è stato pubblicato su Cerebral Cortex Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati – SISSA.

Il nostro cervello comprende 85 miliardi di cellule nervose e altrettante cellule cosiddette gliali che lavorano a stretto contatto con le prime per garantirne il corretto funzionamento. Tutte hanno origine dalle cellule staminali, ma cosa decide quando e quante di esse diventino neuroni o glia? Un nuovo studio guidato dal Laboratorio di Sviluppo Corticale della SISSA ha dimostrato che il gene Foxg1, già coinvolto in numerosi processi dello sviluppo cerebrale e in malattie rare come la sindrome di Rett e di West, ha un ruolo fondamentale nel pilotare la differenziazione delle cellule staminali, garantendo che neuroni e glia siano prodotti nella giusta quantità e nel giusto momento. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Cerebral Cortex e condotto in collaborazione con l’Università di Cambridge e l’IRCCS Burlo Garofolo, apre nuove strade per la comprensione e la terapia di malattie genetiche incurabili.

Lo sviluppo della corteccia cerebrale è un processo molto complesso e, in gran parte, ancora misterioso. Dalle cellule staminali prendono vita dapprima i neuroni, poi le cellule della glia, a cominciare dagli astrociti, fondamentali per il nutrimento delle cellule nervose e la modulazione della loro attività. Nell’essere umano questo avviene all’incirca dopo il quarto mese di gravidanza, quando tende a finire la produzione di cellule nervose e ad aumentare invece quella di astrociti. Nei roditori questi fenomeno avviene subito dopo la nascita.

Fino ad ora non era chiaro cosa coordinasse questa transizione, ma alcuni ricercatori e ricercatrici della SISSA hanno dimostrato che a regolare il processo di differenziazione delle cellule staminali come un vero “direttore d’orchestra” è il gene Foxg1, già noto per il suo coinvolgimento in altri processi di sviluppo e in alcune malattie rare.

Gli studiosi hanno osservato che un declino del livello di espressione di tale gene ha luogo naturalmente, un po’ prima dell’avvio della produzione di astrociti. Hanno quindi modulato la sua espressione, sia in vitro che in vivo, e hanno rilevato che un aumento di tale espressione rallenta il passaggio dalla produzione di neuroni a quella di astrociti, mentre un suo abbassamento lo facilita. Hanno inoltre confermato che fenomeni molto simili avvengono nelle cellule staminali di origine umana. Infine, gli scienziati hanno indagato i meccanismi attraverso cui questo fenomeno si articola e hanno identificato due tipologie di processi. Da una parte Foxg1 regola l’espressione di quattro geni “maestri” implicati nella scelta fra produzione di neuroni a quella di astrociti, dall’altra modula il funzionamento di alcune macchine molecolari (batterie di geni) coinvolte nell’esecuzione del processo stesso di differenziazione delle cellule gliali.

«Si tratta di un risultato molto importante, sia dal punto di vista scientifico che metodologico» commenta Antonello Mallamaci, direttore del Laboratorio di Sviluppo Corticale della SISSA e responsabile dello studio. «Il ruolo di Foxg1 in questo processo di transizione e il suo coinvolgimento in malattie quali varianti delle sindromi di Rett e di West fa pensare che alcune delle anomalie tipiche di tali sindromi possano scaturire da una alterazione della scaletta temporale con cui sono generate le cellule astrogliali e apre la strada a possibili terapie geniche».

«Inoltre» continua Mallamaci «la combinazione di studio in vitro e in vivo e il confronto con i risultati ottenuti in cellule staminali di origine umane si è rivelato un approccio vincente per lo studio di processi di sviluppo altamente conservati. Tale approccio potrà essere utilizzato sicuramente in futuro per rispondere a nuovi quesiti». La ricerca è stata finanziata da Telethon e resa altresì possibile da finanziamenti intramurari dedicati.

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