Come una grande orchestra, il tuo cervello si basa sulla perfetta coordinazione di molti elementi per funzionare correttamente. E se uno di questi elementi non è sincronizzato, ha effetti sull'intero ensemble. Nel morbo di Alzheimer (MA), ad esempio, il danno su neuroni specifici può alterare i ritmi delle onde cerebrali e causare una perdita di funzioni cognitive.

Un tipo di neurone, chiamato interneurone inibitorio, è particolarmente importante per la gestione dei ritmi cerebrali. È anche il centro della ricerca del laboratorio guidato da Jorge Palop PhD, assistente investigatore degli Istituti Gladstone. In uno studio pubblicato su Neuron, Palop e i suoi collaboratori hanno scoperto i benefici terapeutici del miglioramento genetico di questi interneuroni e del loro trapianto nel cervello di un topo modello di MA.

Gli interneuroni controllano reti complesse tra i neuroni, consentendo loro di inviarsi segnali l'un l'altro in modo armonizzato. Puoi pensare agli interneuroni inibitori come a dei direttori d'orchestra. Creano ritmi nel cervello per dire agli orchestrali - i neuroni eccitatori - quando suonare e quando fermarsi. Uno squilibrio tra questi due tipi di neuroni crea disarmonia ed è presente in molteplici disturbi neurologici e psichiatrici, tra cui il MA, l'epilessia, la schizofrenia e l'autismo.

Un cervello senza conduttore

Studi precedenti di Palop avevano dimostrato che, nei topi modello di MA, gli interneuroni inibitori non funzionano correttamente. Quindi, i ritmi che organizzano le cellule eccitatorie sono disturbati e non funzionano armoniosamente, causando uno squilibrio nelle reti cerebrali. Questo, a sua volta, influisce sulla formazione della memoria e può portare all'attività epilettica, che è spesso osservata nei pazienti con MA.

La sua squadra ha trovato un modo per riprogettare gli interneuroni inibitori e migliorare la loro funzione. Hanno dimostrato che questi interneuroni potenziati, quando trapiantati nel cervello anormale dei topi di MA, possono controllare correttamente l'attività delle cellule eccitatorie e ripristinare i ritmi cerebrali.

"Abbiamo approfittato del fatto che gli interneuroni trapiantati possono integrarsi molto bene nei nuovi tessuti cerebrali e che ogni interneurone può controllare migliaia di neuroni eccitatori", ha detto Palop, che è anche assistente professore di neurologia all'Università della California di San Francisco. "Queste proprietà rendono gli interneuroni un bersaglio terapeutico promettente per i disturbi cognitivi associati alle anomalie del ritmo cerebrale e all'attività epilettica".

Innanzitutto, gli scienziati hanno dovuto superare una sfida significativa. Quando trapiantavano gli interneuroni regolari, non vedevano effetti benefici, presumibilmente perché il MA crea un ambiente tossico nel cervello. Essi hanno quindi potenziato geneticamente l'attività degli interneuroni inibitori aggiungendo una proteina chiamata Nav1.1.

Hanno scoperto che gli interneuroni con funzione potenziata erano in grado di superare l'ambiente della malattia tossica e ripristinare la funzione cerebrale. "Questi neuroni ottimizzati sono come i conduttori d'orchestra", ha detto Palop. "Anche con un'orchestra in declino, possono ripristinare i ritmi e l'armonia necessari per le funzioni cognitive".

Conduttori progettati per l'Alzheimer

I risultati potrebbero alla fine portare allo sviluppo di nuove opzioni di trattamento per i pazienti con MA.

"Oltre alle applicazioni che questo approccio di ingegneria cellulare e trapianto può trovare nella medicina rigenerativa, i nostri risultati supportano il concetto più ampio che, migliorando la funzione degli interneuroni, si possono contrastare degli aspetti chiave dell'Alzheimer", ha detto Lennart Mucke MD, direttore del Gladstone Institute of Neurological Disease.

Oltre a esaminare se la terapia cellulare può essere trasferita dai topi agli umani, Palop e il suo team stanno lavorando per identificare dei farmaci potenziali, come modo alternativo per migliorare la funzione degli interneuroni inibitori.