Ricerche

Sopra un astrocita sano e sotto uno malato in diverse malattie degenerative (Fonte: AH Fok e S Chierzi, CC BY)

Gli astrociti - così chiamati per la loro forma a stella - sono un tipo di cellula cerebrale abbondante come i neuroni nel sistema nervoso centrale, ma si sa poco sul loro ruolo nella salute e nelle malattie cerebrali. Molte malattie neurologiche sono causate dalla perdita di cellule nel sistema nervoso centrale, o la provocano.

Alcune di esse sono il risultato della perdita di cellule specifiche, come i motoneuroni nella sclerosi laterale amiotrofica (SLA), i neuroni dopaminergici nel Parkinson e i neuroni gabaergici nell'Huntington. Per altre condizioni neurodegenerative, come l'Alzheimer, una caratteristica cruciale è la perdita generale di cellule nelle regioni cerebrali responsabili della formazione della memoria.

Sebbene molte malattie cerebrali siano contrassegnate dalla perdita di cellule specifiche, un legame comune tra queste malattie è la perdita di astrociti. È interessante notare che, in alcuni studi su animali che coinvolgono casi come la SLA, l'introduzione di mutazioni che causano la malattia in modo selettivo, solo negli astrociti, produce sintomi e progressione della SLA.

Terapia del trapianto

Evidenze emergenti indicano che gli astrociti prendono parte alle principali funzioni del cervello, incluse l'omeostasi e la modulazione della rete neurale, essenziali per la cognizione quotidiana. Un cervello funzionante richiede astrociti sani e trovare strategie per guarire o sostituire gli astrociti danneggiati potrebbe aiutare a trattare le malattie neurologiche.

La terapia sostitutiva cellulare prevede il trapianto di cellule funzionali nei pazienti. Negli ultimi anni ci sono stati sviluppi entusiasmanti in questo settore rispetto al trapianto di astrociti nei modelli animali di malattie, con un approccio per passare alla sperimentazione clinica preliminare nei pazienti con SLA. Sebbene ci siano stati alcuni risultati promettenti, il successo del trattamento varia da uno studio all'altro.

Il nostro studio più recente (vedi rif.), pubblicato sul Journal of Neuroscience, ha esaminato come gli astrociti trapiantati si integrano nel sistema nervoso centrale ricevente. Abbiamo studiato i tipi di astrociti trapiantati, i tempi del trattamento e le rotte del trapianto.

Preparazione degli astrociti

Innanzitutto, abbiamo preparato colture di astrociti nelle piastre di Petri estraendo astrociti immaturi dalla corteccia cerebrale di topi neonati ed espandendo la popolazione cellulare. Per tracciare lo sviluppo di astrociti trapiantati dopo l'introduzione nei topi riceventi, abbiamo usato astrociti di topi geneticamente modificati in cui gli astrociti brillano di rosso e sono trapiantati nel cervello dei topi in cui gli astrociti brillano di verde.

Abbiamo scoperto che gli astrociti trapiantati potrebbero sopravvivere fino a un anno dopo il trapianto, sviluppandosi normalmente e integrandosi nel cervello ricevente proprio come gli astrociti nativi, con solo piccole differenze.

Gli astrociti dipendono dalla loro capacità di rilevare segnali e scambiare materiali all'interno dell'ambiente cerebrale attraverso molecole, come recettori e canali ionici, situati sulla loro superficie cellulare. Gli astrociti trapiantati mostravano numeri comparabili di tali recettori e canali e possedevano dimensioni e complessità simili rispetto agli astrociti nativi.

Gli astrociti trapiantati sembrano impiegare un po' di tempo per recuperare e corrispondere perfettamente agli astrociti nei topi destinatari in termini di produzione di questi recettori e canali ionici.

Fonte, tipo e posizione

Curiosamente, abbiamo anche scoperto che l'integrazione degli astrociti trapiantati nel destinatario è influenzata dall'età del topo, che riflette la maturità dell'ambiente cellulare in cui vengono trapiantati gli astrociti. Quando gli astrociti venivano trapiantati in un topo infante, potevano migrare e diffondersi più ampiamente nel cervello dell'ospite. Invece quando gli astrociti venivano trapiantati in un topo giovane adulto, restavano confinati nel sito del trapianto.

Gli astrociti in diverse regioni del cervello e nel midollo spinale mostrano caratteristiche molto diverse. Eravamo interessati a vedere come gli astrociti da una regione del cervello si integravano in una regione diversa. Gli astrociti preparati dalla corteccia cerebrale finirono per diventare astrociti corticali anche se collocati nel cervelletto.

Pertanto, la fonte e il tipo di astrociti trapiantati fanno la differenza e questa programmazione intrinseca degli astrociti deve essere considerata quando si pensa alla terapia sostitutiva degli astrociti.

Potenziale entusiasmante

Negli ultimi anni sono state condotte sempre più ricerche per studiare il potenziale del trapianto di astrociti. Come nel nostro caso, si è scoperto che gli astrociti trapiantati formano contatti normali con sinapsi neuronali e funzionano normalmente. È stato anche dimostrato che il trapianto di astrociti promuove la plasticità e la rigenerazione cerebrale a seguito di lesioni e in diversi modelli animali di malattie neurologiche.

Pertanto, questa tecnica si presenta come strategia promettente ed entusiasmante per il trattamento delle malattie neurologiche. Rispondendo alle domande di principio su come gli astrociti trapiantati si integrano nell'ospite, la nostra ricerca può supportare lo sviluppo di terapie cellulari più efficaci che possono migliorare la qualità della vita dei pazienti.