Ricerche

I neuroni nei pazienti con Alzheimer familiare tornano a uno stato indifferenziato, portando alla perdita della funzione neuronale e sinaptica.

I ricercatori della University of California di San Diego hanno identificato nei neuroni nuovi meccanismi che causano il morbo di Alzheimer (MA).

In particolare, hanno scoperto che i cambiamenti nella struttura della cromatina, la forma a spirale stretta del DNA, innescano la perdita di specializzazione dei neuroni e il loro ritorno a uno stato cellulare precedente. Ciò comporta l'interruzione delle connessioni sinaptiche, un effetto associato alla perdita di memoria e alla demenza.

I risultati sono pubblicati dal 13 novembre su Science Advances. Lo studio è stato fondato sulla domanda: in cosa si differenziano i neuroni nei pazienti con MA dai neuroni degli individui sani?

“È una questione fondamentale che potrebbe fornire il quadro e il fondamento per capire il MA a livello cellulare, e quindi spianare la strada a nuovi approcci terapeutici”, ha detto Shankar Subramaniam, professore di bioingegneria della UCSD.

Subramaniam ha lavorato con un team interdisciplinare di ingegneri e neuroscienziati della stessa università per rispondere a questa domanda. Hanno iniziato prendendo cellule staminali pluripotenti indotte umane, derivate da pazienti con MA familiare, che è una forma ereditaria di MA, e le hanno trasformate in neuroni.

Hanno usato tecniche di sequenziamento di nuova generazione per osservare quali geni sono espressi in questi neuroni e come è regolata l'espressione genica, e poi hanno fatto il confronto con il modo in cui si differenziano in neuroni di individui sani. Hanno scoperto che i neuroni derivati ​​da pazienti si de-differenziano in uno stato precursore.

“In altre parole, cessano di essere i neuroni”, ha detto Subramaniam. “Questo è il difetto chiave osservato in vari pazienti con mutazioni distinte. Le conseguenze per il cervello sono drammatiche, con perdite delle connessioni sinaptiche che portano al declino cognitivo”.

I ricercatori hanno osservato altri difetti:

• i geni neuronali vengono soppressi, così che queste cellule non hanno più alcuna istruzione che dice loro che sono neuroni;
• sono in uno stato di tipo precursore, il che significa che possono innescare la crescita e la divisione cellulare, un fatto insolito in quanto il cervello adulto non produce nuovi neuroni;
• e hanno infiammazione, che segnala danni o stress.

Gli stessi difetti sono stati osservati anche in campioni di cervello umano post-mortem di pazienti con MA. “Questa è stata la convalida dei nostri risultati, perché non stavamo vedendo questi meccanismi solo nelle cellule staminali, ma pure in campioni di cervello reali”, ha detto Subramaniam.

I ricercatori hanno seguito tutti questi meccanismi a ritroso fino ai cambiamenti nella struttura della cromatina. Parti di questa struttura sono costituite da regioni aperte, in cui i geni sono espressi o regolati, e altre parti costituite da regioni chiuse, in cui l'espressione genica è repressa. Nei neuroni malati, alcune regioni che solevano erano aperte ora sono chiuse, e viceversa. Di conseguenza, i neuroni non si comportano come dovrebbero, ha spiegato Subramaniam.

Il team sta ora lavorando allo sviluppo di farmaci per inibire questi meccanismi.