Come produrre neuroni maturi

Per la prima volta, un gruppo di scienziati è riuscito a utilizzare dei campioni della pelle di un gruppo di pazienti per creare cellule cerebrali, senza perdere la firma temporale contenuta in ciascuna di esse. Questa nuova, avanzata tecnica, descritta in uno studio pubblicato su Cell Stem Cell, sarà di fondamentale importanza per i ricercatori che si occupano di malattie neurodegenerative quali Alzheimer e Parkinson.

“Questa tecnica ci permette di mantenere la firma temporale delle cellule, in modo da poter studiare facilmente l’effetto dell’invecchiamento sul cervello,” ha spiegato Rusty Gage del Salk Institute, autore principale dello studio. Il collega Martin Hetzer, che ha partecipato alla ricerca, ha aggiunto: “Tramite questo approccio, possiamo cominciare a rispondere alle moltissime domande riguardo la fisiologia e i meccanismi molecolari delle cellule del sistema nervoso degli esseri umani, non solo per quanto riguarda l’invecchiamento naturale, ma anche per quello patologico”.

Fino ad ora, i modelli animali sono stati lo strumento principale per lo studio delle conseguenze biologiche dell’invecchiamento, soprattutto per quei tessuti che non possono essere campionati facilmente da esseri umani ancora in vita, come per esempio quello cerebrale. Tuttavia, grazie all’aumento dell’utilizzo di cellule staminali per studiare diversi tipi di malattie, sono ora disponibili un gran numero di dati, in precedenza assai difficili da ottenere. Per esempio, gli scienziati sono ora in grado di trasformare cellule della pelle in cellule staminali pluripotenti indotte, che possiedono l’abilità di trasformarsi in qualsiasi cellula del nostro corpo, come quelle del cervello, che possono poi essere studiate approfonditamente.

Tuttavia questo processo è solo in grado di produrre “nuovi” neuroni, ossia neuroni che non sono stati sottoposti al processi dell’invecchiamento, naturale o patologico: “Con l’utilizzo delle cellule staminali, i ricercatori si sono accorti che durante il processo di riprogrammazione delle cellule, esse venivano anche ringiovanite,” ha spiegato Jerome Mertens, co-autore dello studio.
In che modo? Nelle cellule che sono state sottoposte all’invecchiamento sono presenti delle firme temporali, dei segnali chimici sul Dna che determinano quali geni sono espressi e in che situazioni. Questi segnali spariscono nelle cellule sottoposte al processo di trasformazione, e rendono difficile, per gli scienziati, lo studio di cellule che sono effettivamente invecchiate.
Gage e i suoi colleghi hanno deciso di provare una nuova tecnica che permette loro di trasformare direttamente cellule della pelle in neuroni, attraverso la creazione di cosiddetti neuroni indotti, senza dover passare per le cellule staminali. Il team ha raccolto campioni di pelle di 19 persone, con età comprese tra gli 0 e gli 89 anni, e li ha convertiti in neuroni utilizzando entrambi gli approcci (quello sviluppato da loro e quello che coinvolgeva le cellule staminali). Gli scienziati hanno poi confrontato le firme temporali presenti nei neuroni ottenuti, e si sono accorti che le cellule cerebrali ottenute tramite la loro tecnica di conversione diretta mostrava segnali diversi, a seconda che le cellule di partenza fossero ottenute da donatori giovani o anziani. “I neuroni che abbiamo ottenuto mostravano differenze a seconda dell’età del donatore,” ha spiegato Mertens, “E contenevano cambiamenti nell’espressione dei geni che sono stati in precedenza collegato all’effettivo invecchiamento del cervello.”

Gage e colleghi sono convinti che questo approccio diventerà uno strumento fondamentale per lo studio degli effetti dell’invecchiamento sulle cellule, non solo cerebrali, ma anche del cuore e del fegato.

Riferimenti: Cell Stem Cell doi: 10.1016/j.stem.2015.09.001

Credits immagine: Salk Institute