Ricerche

Una molecola creata da ricercatori è in grado di ripristinare i collegamenti persi nel midollo spinale e nel cervello di topi con disturbi neurologici, tra cui atassia cerebellare, morbo di Alzheimer e lesioni del midollo spinale.

La ricerca, che coinvolge scienziati del Laboratorio di Biologia Molecolare del Medical Research Council (MRC) di Cambridge, e di collaboratori del Giappone e della Germania, descrive come la molecola ha riparato la funzione nelle cellule e in topi modello di malattie e lesioni.

Ispirati dal modo in cui le cellule cerebrali solitamente si collegano, i ricercatori hanno creato un 'ponte molecolare' sintetico che permette nuove interazioni e apre la strada a numerose applicazioni di riparazione e rimodellamento nel circuito neuronale. Il progetto, appena riferito su Science, può essere esteso per collegare altri tipi di cellule o potrebbe essere usato per rimuovere le connessioni in altri disturbi come l'epilessia.

La cerebellin-1 è una molecola che lega le cellule neuronali che inviano segnali con quelle che li ricevono (trasmettitrici e ricevitrici), in punti speciali di contatto chiamati sinapsi. Questo è il motivo per cui la cerebellin-1 e le proteine ​​correlate, chiamate 'organizzatrici sinaptiche', sono essenziali per aiutare a stabilire la vasta rete di comunicazione che sta alla base di tutte le funzioni del sistema nervoso.

Il team si è chiesto se si potevano tagliare e incollare elementi strutturali di diverse molecole organizzatrici per generarne di nuove con proprietà differenti di legame. Una di queste, chiamata CPTX, è stata prodotta e ha provato di avere un'eccellente capacità di organizzare le connessioni neuronali in colture cellulari.

Radu Aricescu, del Laboratorio di Biologia Molecolare del MRC, dice:

“I danni nel cervello o nel midollo spinale spesso implicano la perdita iniziale di connessioni neuronali, che alla fine portano alla morte delle cellule neuronali. Prima della morte neuronale, c'è una finestra di opportunità quando questo processo potrebbe essere invertito, in linea di principio.

"Abbiamo creato una molecola che secondo noi avrebbe aiutato a riparare o sostituire le connessioni neuronali in modo semplice ed efficace. Siamo molto incoraggiati dalla bontà del funzionamento nelle cellule e abbiamo iniziato a guardare ai topi modello di malattie o lesioni in cui c'è la perdita di sinapsi e la degenerazione neuronale“.

Dopo gli esperimenti riusciti in coltura cellulare, il team ha testato l'effetto della molecola nei topi con atassia cerebellare, che può derivare da molte malattie e in cui i pazienti hanno problemi con l'equilibrio, l'andatura e i movimenti degli occhi.

Iniettando la molecola nel cervello di questi topi, il team ha osservato la riparazione dei tessuti neuronali, così come il miglioramento delle prestazioni motorie. Ulteriormente incoraggiati da questi risultati, hanno esplorato se effetti simili si possono ottenere in altri topi modello di perdita neuronale e degenerazione, come il morbo di Alzheimer e le lesioni del midollo spinale.

I risultati sono stati sorprendenti in tutti i modelli animali, con collegamenti neuronali restaurati e miglioramenti nei test di memoria, di coordinamento e di movimento. Hanno visto il maggiore impatto nella lesione del midollo spinale, in cui la funzione motoria è stata restaurata per almeno 7-8 settimane dopo una singola iniezione nel sito di lesione.

Nel cervello, è stato osservato un impatto positivo delle iniezioni per un tempo più breve, fino ad appena circa una settimana nel modello di atassia. Di conseguenza, sono attualmente in fase di sviluppo versioni nuove e più stabili di CPTX.

La squadra avverte che è necessario molto più lavoro per scoprire se questi risultati nei topi sono applicabili agli esseri umani. Gli scienziati sono entusiasti che questi risultati dimostrano il concetto che le connessioni danneggiate possono essere ricreate e i principi descritti nella loro ricerca potrebbero essere usati per indagare su altri disturbi associati ad una ridotta connettività neuronale.

Radu Aricescu conclude:

“Ci sono molte incognite su come lavorano le organizzatrici sinaptiche nel cervello e nel midollo spinale, così siamo stati molto soddisfatti dei risultati che abbiamo visto.

"Abbiamo dimostrato che possiamo ripristinare le connessioni neurali che inviano e ricevono messaggi, ma lo stesso principio potrebbe essere usato per rimuovere le connessioni. Il lavoro apre la strada a molte applicazioni di riparazione e rimodellamento neuronale: è solo l'immaginazione che limita le potenzialità di questi strumenti“.