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Ricerche

Trapianto di cellule staminali ripristina memoria e apprendimento nei topi

Cellule staminali embrionali umane mentre si differenziano in neuroni (fonte: Robert N Klein) Per la prima volta, delle cellule staminali embrionali umane sono state trasformate in cellule nervose per aiutare dei topi a riacquistare la capacità di apprendere e ricordare.

Uno studio della University of Wisconsin-Madison è il primo a dimostrare che le cellule staminali umane possono auto-impiantarsi con successo nel cervello e quindi sanare i deficit neurologici, dice l'autore senior Su-Chun Zhang, professore di neuroscienze e neurologia.


Una volta all'interno del cervello del topo, le cellule staminali impiantate formano due tipi comuni e vitali di neuroni, che comunicano con i prodotti chimici GABA o acetilcolina. "Questi due tipi di neuroni sono coinvolti in molte specie di comportamenti umani: le emozioni, l'apprendimento, la memoria, la dipendenza e molti altri problemi psichiatrici", scrive Zhang. Le cellule staminali embrionali umane erano state coltivate in laboratorio, utilizzando prodotti chimici noti per promuoverne la trasformazione in cellule nervose - un campo in cui Zhang è uno dei pionieri da 15 anni.


I topi erano una razza particolare che non rigetta i trapianti da altre specie. Dopo il trapianto, i topi hanno ottenuto punteggi significativamente migliori nei test comuni di apprendimento e di memoria nei topi. Per esempio, erano più abili nel test del labirinto d'acqua, che li impegna a ricordare la posizione di una piattaforma nascosta in una vasca.


Lo studio è iniziato con un danno intenzionale a una parte del cervello coinvolto nell'apprendimento e nella memoria. Tre misure sono fondamentali per il successo, dice Zhang: l'ubicazione, i tempi e la purezza. "Le cellule cerebrali in sviluppo ottengono i segnali dal tessuto in cui risiedono, e la posizione nel cervello che abbiamo scelto induce queste cellule a formare neuroni sia GABA che colinergici". La distruzione iniziale era in una zona chiamata setto mediale, che si collega all'ippocampo attraverso i neuroni GABA e colinergici. "Questo circuiteria è fondamentale per la nostra capacità di apprendere e ricordare", dice Zhang.


Le cellule trapiantate, tuttavia, sono stati collocate nell'ippocampo - un centro vitale per la memoria - all'altra estremità di quei circuiti di memoria. Dopo che le cellule trasferite sono state impiantate hanno cominciato a specializzarsi, in risposta alle istruzioni chimiche dal cervello, e a collegare le cellule corrette dell'ippocampo. Il processo è simile a una sezione di cavo telefonico, spiega Zhang. Se si riesce a trovare il percorso corretto, è possibile collegare la sostituzione di entrambe le estremità.


Per lo studio, pubblicato sull'ultimo numero di Nature Biotechnology, Zhang e primo autore Yan Liu, un associato post-dottorato del Centro Waisman del campus, hanno indotto chimicamente le cellule staminali embrionali umane ad iniziare a differenziarsi in cellule neurali, e hanno poi iniettato queste cellule intermedie. Consegnando le cellule attraverso la specializzazione parziale, si è impedito la formazione di tipi di cellule indesiderate nei topi.


Zhang precisa che è stato cruciale garantire che quasi tutte le cellule trapiantate diventassero cellule neurali. "Ciò significa che si può prevedere quale sarà la progenie, e per qualsiasi utilizzo futuro nella terapia, si riduce la possibilità di iniettare le cellule staminali che potrebbero formare tumori. In molti altri esperimenti di trapianto, l'iniezione di cellule progenitrici premature ha prodotto masse di cellule tumorali. Ciò non è avvenuto nel nostro caso perché le cellule trapiantate sono pure e legate a un particolare destino così da non generare altro. Abbiamo bisogno di essere sicuri di non iniettare il seme del cancro".


La riparazione del cervello attraverso la sostituzione delle cellule è un Santo Graal del trapianto di cellule staminali, ed i due tipi cellulari sono entrambi fondamentali per la funzione cerebrale, dice Zhang. "I neuroni colinergici sono coinvolti nell'Alzheimer e nella sindrome di Down, ma i neuroni GABA sono coinvolti in molti altri disturbi, compresi schizofrenia, epilessia, depressione e dipendenza".


Anche se allettante, la terapia con cellule staminali ha scarse probabilità di dare benefici immediati. Zhang osserva che "per molti disturbi psichiatrici, non si sa quale parte del cervello si è danneggiata". Il nuovo studio, dice, ha più probabilità di vedere una applicazione immediata alla creazione di modelli per la selezione e la scoperta di farmaci.

 

 

 

 

 


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Fonte: University of Wisconsin-Madison. Articolo originale scritto da David Tenenbaum.

Riferimento: Yan Liu, Jason P Weick, Huisheng Liu, Robert Krencik, Xiaoqing Zhang, Lixiang Ma, Guo-min Zhou, Melvin Ayala, Su-Chun Zhang. Medial ganglionic eminence–like cells derived from human embryonic stem cells correct learning and memory deficits. Nature Biotechnology, 2013; DOI: 10.1038/nbt.2565.

Pubblicato in Science Daily il 21 Aprile 2013 - Traduzione di Franco Pellizzari - Foto: Cellule staminali embrionali umane mentre si differenziano in neuroni (fonte: Robert N Klein)

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