In un nuovo studio, ricercatori del Karolinska Institutet hanno usato la riprogrammazione cellulare per creare modelli cerebrali tridimensionali umani e, dopo avervi iniettato SARS-CoV-2, hanno rilevato che le cellule immunitarie cerebrali eliminano una quantità eccessiva di sinapsi e acquisiscono un modello di espressione genica simile a quella dei disturbi neurodegenerativi. I risultati potrebbero aiutare a identificare nuovi trattamenti contro i sintomi cognitivi persistenti dopo un'infezione da Covid-19.

Numerosi studi hanno riferito sintomi cognitivi persistenti dopo un'infezione Covid-19, ma i meccanismi sottostanti rimangono sconosciuti. I ricercatori del nuovo studio, pubblicati su Molecular Psychiatry, hanno usato cellule staminali umane pluripotenti indotte per creare modelli tridimensionali del cervello in un piatto, i cosiddetti organoidi cerebrali.

Il modello differisce dagli organoidi precedenti perché i ricercatori vi hanno incluso anche cellule immunitarie cerebrali (microglia). Nei modelli infetti, le microglia hanno inghiottito un eccesso di strutture sinaptiche e hanno mostrato la sovraregolazione dei fattori coinvolti nella fagocitosi.

Il modello sviluppato e i risultati dello studio potrebbero aiutare a guidare gli sforzi futuri per puntare i sintomi cognitivi conseguenti al Covid-19 e ad altre infezioni virali neuroinvasive.

Deficit cognitivi dopo l'infezione

La prima coautrice dello studio Samudyata Samudyata, post-dottorato nel laboratorio Sellgren del Dipartimento di Fisiologia e Farmacologia al Karolinska Institutet (Svezia), afferma:

"È interessante notare che i nostri risultati imitano in larga misura ciò che è stato osservato di recente nei topi modello infettati da altri virus dell'RNA neuroinvasivi, come il virus del Nilo occidentale. Questi virus sono legati anche a deficit cognitivi residui dopo l'infezione e a un'attivazione persistente delle microglia che porta a una fagocitazione eccessiva di sinapsi, ritenuta una causa di questi sintomi.

"Molteplici studi hanno ora riferito anche sintomi cognitivi rimanenti dopo un'infezione Covid-19, nonché un aumento del rischio di ricevere la diagnosi di un disturbo caratterizzato da sintomi cognitivi".

Connessioni con il Parkinson e l'Alzheimer

Le microglia sono le cellule immunitarie residenti del cervello, ma hanno anche importanti funzioni di regolazione dei circuiti neuronali nel cervello in sviluppo e adulto. Una di queste funzioni cruciali è ingoiare le sinapsi indesiderate, un processo che si ritiene migliori e mantenga le funzioni cognitive.

Tuttavia, una fagocitazione eccessiva di sinapsi è stata collegata sia a disturbi del neurosviluppo, sia alla schizofrenia, nonché a disturbi neurodegenerativi come l'Alzheimer.

Sequenziando i geni di singole cellule, gli autori hanno potuto anche studiare come diversi tipi di cellule nel modello hanno risposto al virus.

"Le microglia hanno mostrato una firma genica distinta, caratterizzata in gran parte da una sovraregolazione dei geni sensibili all'interferone, e che includeva percorsi già legati a disturbi neurodegenerativi come il Parkinson e l'Alzheimer. Questa firma era presente anche in un momento successivo, quando il carico del virus era minimo", afferma la coautrice dello studio Susmita Malwade, dottoranda nella stessa istituzione.

I ricercatori ora studieranno i diversi approcci farmacologici che possono invertire i cambiamenti osservati nei modelli infetti.