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Risolto il caso della sottoplacca mancante: implicazioni per la scienza del cervello
La subplacca (verde) si trova direttamente sotto la corteccia in sviluppo, lo strato più esterno del cervello, ma è stranamente assente nel cervello adulto. (Fonte: Rockefeller University)
La scomparsa di un'intera area del cervello dovrebbe essere motivo di preoccupazione. Al contrario, per decenni gli scienziati hanno sostenuto tranquillamente che un'area del cervello, la sottoplacca, semplicemente svanisce durante lo sviluppo umano. Recentemente, tuttavia, la ricerca ha rivelato somiglianze genetiche tra le cellule nella sottoplacca e i neuroni implicati nell'autismo, portando un gruppo di scienziati della Rockefeller University a chiedersi: e se le cellule della sottoplacca non scomparissero affatto?
In un nuovo articolo, comparso su Cell Stem Cell, il professore Ali H. Brivanlou, e l'associato postdottorato Zeeshan Ozair dimostrano che i neuroni della sottoplacca sopravvivono, e di fatto diventano parte della corteccia cerebrale dell'adulto, un'area cerebrale coinvolta in funzioni cognitive complesse. Il team delinea una connessione tra i neuroni della sottoplacca e alcuni disturbi cerebrali e inoltre identifica una strategia per trattare tali disturbi con tecniche innovative di cellule staminali.
Un destino più felice
Nel cervello in sviluppo, la sottoplacca si trova sotto la placca corticale, un precursore della corteccia. Durante alcuni stadi di sviluppo, la sottoplacca è lo strato più grande del cervello, rendendo la sua scomparsa finale ancora più confusa.
"Quello che si capiva della sottoplacca era che si espande e quindi le cellule della sottoplacca si estinguono. Ma abbiamo ipotizzato: e se queste cellule della sottoplacca non morissero? Se si stessero semplicemente spostando su un livello diverso della corteccia, diventandone una parte?", dice Brivanlou.
Lui e i suoi colleghi hanno trovato ampio supporto per questa idea. In campioni di tessuto cerebrale provenienti da vari stadi di sviluppo, hanno rilevato la PRDM8, una proteina espressa nei neuroni migratori che aiuta le cellule a muoversi nella placca corticale. Hanno rilevato la PRDM8 anche in neuroni di tipo placca generati da cellule staminali; e gli esperimenti hanno mostrato che questi neuroni sottoplacca cresciuti in laboratorio si allontanavano dalla loro posizione originale.
Tutte queste scoperte non puntavano alla morte cellulare, ma al movimento cellulare. Molto diverso da luogo di morte, la sottoplacca sembra nutrire lo sviluppo di cellule funzionali e di altro tipo. Ozair e Brivanlou hanno osservato che i neuroni della sottoplacca maturano in vari tipi di neuroni a proiezione profonda, cellule che si trovano negli strati più profondi della corteccia.
L'intreccio secondario della sottoplacca
In altri esperimenti, i ricercatori hanno modulato i livelli di segnalazione WNT, un percorso noto per guidare molti processi di sviluppo. Hanno scoperto che il livello della segnalazione WNT determina il destino dei neuroni della sottoplacca: livelli bassi producono proiezioni dei neuroni che si estendono all'interno della corteccia, e livelli alti producono neuroni che inviano proiezioni verso altre aree del cervello.
Queste scoperte hanno implicazioni significative per la comprensione dei disturbi cerebrali. Le anormalità delle proiezioni dei neuroni sono state collegate a diverse condizioni di sviluppo neurologico, incluso l'autismo; e la ricerca di Brivanlou e Ozair suggerisce che queste anormalità si manifestano molto presto nello sviluppo. "Molti dei geni associati all'autismo sono espressi per la prima volta nella sottoplacca", dice Ozair. "E se i neuroni della sottoplacca non muoiono, ma diventano parte della corteccia, porteranno con loro queste mutazioni".
Oltre a far luce sulle prime fasi dei disturbi cerebrali, la ricerca presenta nuove speranze per prevenire o trattare tali disturbi attraverso la terapia con cellule staminali. Per esempio, gli scienziati sperano che un giorno le loro scoperte consentano di trattare la malattia neurodegenerativa usando tecniche per generare sottotipi neuronali scarsi da cellule staminali di tipo sottoplacca.
"Gli strati profondi della corteccia sono coinvolti in molte malattie; l'Alzheimer, la Lou Gehrig e l'Huntington uccidono tutti dei tipi specifici di neuroni a proiezione profonda", afferma Ozair. "Quando pensiamo alla terapia di sostituzione cellulare, dobbiamo pensare a come comincia la produzione di queste cellule".
Brivanlou aggiunge: "Questa ricerca ci mostra come generare direttamente questi neuroni, perché conosciamo il meccanismo di segnalazione richiesto per svelare il loro destino".
Questo video, ripreso su 17 ore, mostra i neuroni della placca secondaria che migrano lontano dalla loro posizione originale, un indizio che queste cellule non muoiono, ma piuttosto si trasferiscono.
Fonte: Rockefeller University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: M. Zeeshan Ozair, Christoph Kirst, Bastiaan L. van den Berg, Albert Ruzo, Tiago Rito, Ali H. Brivanlou. hPSC Modeling Reveals that Fate Selection of Cortical Deep Projection Neurons Occurs in the Subplate. Cell Stem Cell, 2018; DOI: 10.1016/j.stem.2018.05.024
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