Il nostro cervello è in grado di rigenerarsi? E possiamo sfruttare questo potenziale rigenerativo durante l'invecchiamento o in condizioni neurodegenerative? Queste domande suscitano intense controversie nel campo della neuroscienza da molti anni. Un nuovo studio mostra perché ci sono risultati contrastanti e propone una percorso possibile per risolvere questi problemi.
La possibilità di sfruttare il potenziale rigenerativo del cervello umano nell'invecchiamento o nelle malattie neurologiche rappresenta un'alternativa particolarmente interessante alle strategie convenzionali per migliorare o ripristinare la funzione cerebrale, in particolare data la mancanza di strategie terapeutiche efficaci nei disturbi neurodegenerativi, come il morbo di Alzheimer (MA).
La questione se il cervello umano possiede o meno la capacità di rigenerarsi è da molti anni al centro di un forte dibattito scientifico e studi recenti hanno ottenuto risultati contrastanti. Un nuovo studio di Giorgia Tosoni e Dilara Ayyildiz, sotto la supervisione di Evgenia Salta, ha discusso criticamente e analizzato i dati pubblicati finora.
Come è possibile che non abbiamo ancora trovato una risposta chiara a questo mistero? Gli studi precedenti che avevano marcato delle cellule in divisione nel cervello umano post-mortem, hanno mostrato che possono effettivamente nascere nuove cellule per tutta l'età adulta nell'ippocampo, una struttura con un ruolo importante nell'apprendimento e nella memoria, e molto danneggiata dal MA.
Tuttavia, altri studi hanno contraddetto questi risultati, non rilevando la nascita di nuove cellule cerebrali in questo settore. Dei confondenti sia concettuali che metodologici hanno probabilmente contribuito a queste osservazioni apparentemente opposte. Quindi, chiarire l'entità della rigenerazione nel cervello umano rimane difficile.
Nuove tecnologie all'avanguardia
I recenti progressi nelle tecnologie di trascrittomica a cellula singola hanno fornito preziose informazioni sui diversi tipi di cellule presenti nel cervello umano di donatori deceduti con diverse malattie cerebrali. Ad oggi, le tecnologie trascrittomiche a cellula singola sono state usate per caratterizzare popolazioni di cellule rare nel cervello umano.
Il sequenziamento dell'RNA a singolo nucleo, oltre a identificare tipi specifici di cellule, può anche esplorare profili di espressione genica specifici per svelare in pieno la complessità delle cellule nell'ippocampo.
L'avvento delle tecnologie di trascrittomica a cellula singola è stato inizialmente visto come una panacea per risolvere la controversia esistente. Tuttavia, i recenti studi di sequenziamento dell'RNA a cellula singola nell'ippocampo umano hanno prodotto risultati contrastanti: 2 studi hanno effettivamente identificato le cellule staminali neurali, mentre un terzo non è riuscito a rilevare alcuna popolazione neurogena.
Questi nuovi approcci stanno, ancora una volta, fallendo nel risolvere definitivamente la controversia sull'esistenza della rigenerazione dell'ippocampo nell'uomo? Alla fine saremo in grado di superare le sfide concettuali e tecniche e conciliare queste opinioni e risultati (apparentemente) opposti?
Problemi tecnici
In questo studio, i ricercatori hanno discusso criticamente e rianalizzato i dati di trascrittomica a cellula singola pubblicati in precedenza, avvertendo che la progettazione, l'analisi e l'interpretazione di questi studi nell'ippocampo umano adulto possono essere confusi da questioni specifiche, che chiedono aggiustamenti concettuali, metodologiche e computazionali.
Nel rianalizzare dati precedentemente pubblicati, sono state sondate serie di sfide specifiche che richiedono particolare attenzione e potrebbero trarre notevole profitto da una discussione aperta sul campo. La prima autrice Giorgia Tosoni afferma:
"Abbiamo analizzato studi trascrittomici a cellula singola già pubblicati ed eseguito una meta-analisi per valutare se le popolazioni neurogeniche adulte possono essere identificate in modo affidabile tra diverse specie, specialmente quando si confrontano topi e umani. Il processo neurogenico nei topi adulti è molto ben caratterizzato e sono noti i profili delle diverse popolazioni cellulari coinvolte. Queste sono in realtà le stesse firme molecolari e cellulari che sono state ampiamente usate sul campo per identificare anche le cellule neurogeniche nel cervello umano.
"Tuttavia, a causa di diversi adattamenti evolutivi, ci aspetteremmo che la neurogenesi tra topi e umani sia diversa. Abbiamo controllato i marcatori per ogni tipo di cellula neurogena e abbiamo esaminato la quantità di sovrapposizione dei marcatori tra le due specie. Abbiamo trovato ben poca, se esiste, sovrapposizione tra i due, il che suggerisce che i marcatori desunti dai topi, che abbiamo usato a lungo, potrebbero non essere adatti al cervello umano.
"Abbiamo anche scoperto che tali studi richiedono abbastanza potere statistico: se la rigenerazione delle cellule neuronali avviene nel cervello umano adulto, ci aspettiamo che sia piuttosto rara. Pertanto, dovrebbero essere sequenziate cellule sufficienti per identificare quelle popolazioni scarse e presumibilmente neurogeniche. Anche altri parametri sono importanti, ad esempio la qualità dei campioni. L'intervallo tra la morte del donatore e l'elaborazione a valle è fondamentale, poiché la qualità del tessuto e dei dati risultanti diminuisce nel tempo".
La riproducibilità è cruciale
La coautrice Dilara Ayyildiz spiega:
"Queste nuove tecnologie, se applicate in modo appropriato, offrono un'opportunità unica per mappare la rigenerazione dell'ippocampo nel cervello umano ed esplorare quali tipi di cellule e stati possono essere probabilmente più idonei per interventi terapeutici nelle malattie di invecchiamento, neurodegenerative e neuropsichiatriche. "
Tuttavia, la riproducibilità e la coerenza sono fondamentali. Mentre facevamo l'analisi, ci siamo resi conto che alcuni dettagli e parametri apparentemente piccoli, ma molto critici negli esperimenti e nei calcoli, possono avere un grande impatto sui risultati e quindi influenzare l'interpretazione dei dati.
"È essenziale riferire [le analisi] in modo accurato, per rendere riproducibili questi esperimenti di trascrittomica a cellula singola e la loro analisi. Una volta che abbiamo analizzato nuovamente questi studi precedenti applicando flussi e criteri computazionali comuni, ci siamo resi conto che l'apparente controversia sul campo potrebbe in realtà essere fuorviante: con il nostro lavoro proponiamo che potrebbe effettivamente esserci più di cui siamo d'accordo di quanto si credeva finora".
Fonte: Netherlands Institute for Neuroscience (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: G Tosoni, ...[+5], E Salta. Mapping human adult hippocampal neurogenesis with single-cell transcriptomics: Reconciling controversy or fueling the debate? Neuron, 2023, DOI
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