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Come reagiscono all'Alzheimer le cellule cerebrali autorigeneranti del pesce-zebra
I pesci-zebra, al contrario degli umani, hanno capacità eccezionali di rigenerazione: se perdono le cellule cerebrali a causa di malattie o lesioni, possono facilmente farle ricrescere dalle cosiddette cellule progenitrici.
Con metodi sofisticati, i ricercatori del Centro Tedesco Malattie Neurodegenerative (DZNE) e della Technische Universität Dresden hanno ora caratterizzato con grande dettaglio queste cellule progenitrici e hanno determinato che consistono di otto diverse sotto-popolazioni.
In un pesce modello di accumulo di amiloide, un segno distintivo del morbo di Alzheimer (MA), solo alcune di queste popolazioni hanno aumentato la proliferazione per ripristinare le cellule perse.
Caratterizzare le basi molecolari delle capacità proliferative di questi progenitori aiuterà a identificare nuove molecole candidate per il trattamento del MA negli esseri umani. La ricerca è pubblicata in Cell Reports. Il MA è caratterizzato dall'accumulo di depositi di proteine tossiche nel cervello, i cosiddetti aggregati di amiloide-β, che causano la morte delle cellule neuronali.
"Gran parte della ricerca sul MA si è concentrata sul tentativo di impedire ai neuroni di morire", afferma Caghan Kizil, leader del gruppo Helmholtz Young Investigator del DZNE di Dresda, ricercatore nel Centro Terapie Rigenerative di Dresda e primo autore dello studio. "Abbiamo in mente un approccio alternativo nel tentativo di indurre la rigenerazione delle cellule perse".
Questo è un compito impegnativo, poiché le proprietà rigenerative del cervello umano sono piuttosto limitate. Ci sono alcune cellule staminali neurali nel cervello adulto che producono nuove cellule, ma risiedono solo in due regioni ristrette e danno origine a una piccola varietà di neuroni. I pesci zebra, al contrario, possono facilmente far ricrescere il tessuto cerebrale perso.
"Pesce zebra e mammiferi sono legati nell'evoluzione. Riteniamo pertanto che le capacità rigenerative nei mammiferi siano presenti in modo subliminale e siano evocabili", afferma Kizil. "Possiamo imparare indagando sui percorsi molecolari e sulle interazioni cellulari nel pesce zebra e sfruttare questa conoscenza per comprendere meglio come la rigenerazione possa essere potenziata nei topi e infine negli umani".
Nel presente studio, i ricercatori hanno caratterizzato con dettagli senza precedenti le cellule del cervello di pesce-zebra usando il 'sequenziamento a singola cellula', un metodo sofisticato per fare il punto su tutti i geni attivati nelle singole cellule. Kizil e i suoi colleghi hanno identificato otto diverse popolazioni progenitrici che fino ad ora erano sconosciute.
Quando hanno sfidato il cervello con aggregati di amiloide-β tossici caratteristici del MA, alcune di queste popolazioni, ma non tutte, hanno aumentato la proliferazione e prodotto nuove cellule.
Inoltre, i ricercatori hanno chiarito in che modo i programmi molecolari di ciascuna popolazione cellulare cambiano in risposta all'amiloide-β. Questi dati possono ora essere usati per identificare i geni candidati che attivano la rigenerazione nel pesce modello di accumulo di amiloide.
Come prova di principio, il team ha individuato uno di questi candidati, una molecola di segnalazione denominata 'fattore di crescita dei fibroblasti 8', e ha dimostrato che esso induce la proliferazione nelle popolazioni di progenitori e cellule staminali che rispondono anche all'amiloide-β.
Ora che i ricercatori hanno identificato le popolazioni di cellule che proliferano in risposta all'amiloide-β nel pesce-zebra e le vie molecolari che attivano questa reazione, possono applicare questi dati a topi e umani.
Quali sono gli equivalenti nei mammiferi di queste nuove popolazioni di progenitori di pesce-zebra recentemente identificati? Possono essere indotti a proliferare tirando i grilletti giusti?
"Per prima cosa affronteremo queste domande usando il topo come sistema modello", afferma Kizil. "Ma alla fine, speriamo che la nostra ricerca possa scoprire strategie per indurre la rigenerazione, come un nuovo approccio terapeutico nel MA degli esseri umani".
Fonte: German Center for Neurodegenerative Diseases (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Mehmet Ilyas Cosacak, Prabesh Bhattarai, Susanne Reinhardt, Andreas Petzold, Andreas Dahl, Yixin Zhang, Caghan Kizil. Single-Cell Transcriptomics Analyses of Neural Stem Cell Heterogeneity and Contextual Plasticity in a Zebrafish Brain Model of Amyloid Toxicity. Cell Reports, 23 Apr 2019, DOI: 10.1016/j.celrep.2019.03.090
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