Cellule del cervello umano sviluppate in laboratorio crescono nei topi

04 May 2013

Ricercatori della University of California di San Francisco hanno scoperto che un tipo cruciale di cellule del cervello umano, sviluppate in laboratorio, cresce senza soluzione di continuità una volta trapiantate nel cervello di topi.

La speranza è che queste cellule potrebbero un giorno essere usate per il trattamento di persone con malattia di Parkinson, epilessia, e possibilmente anche di Alzheimer, come pure di complicazioni da lesioni del midollo spinale, come il dolore cronico e la spasticità.

"Pensiamo che questo tipo di cellule può essere utile nel trattamento di diversi tipi di disturbi neurodegenerativi e dello sviluppo neurologico, in modo mirato", scrive Arnold Kriegstein, MD, PhD, direttore dell'Eli and Edythe Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research dell'UCSF e co-autore principale dello studio.

I ricercatori hanno generato e trapiantato un tipo di cellule nervose umane progenitrici chiamate cellule eminenza gangliare mediali (MGE), in esperimenti descritti nell'edizione del 2 Maggio 2013 di Cell Stem Cell. Lo sviluppo di queste cellule umani MGE all'interno del cervello di topo imita ciò che avviene nello sviluppo umano, hanno detto.

Kriegstein vede le cellule MGE come un potenziale trattamento per migliorare i circuiti nervosi di controllo che diventano iperattivi in alcuni disturbi neurologici. A differenza di altre cellule staminali neurali che possono formare molti tipi di cellule (e che di conseguenza possono essere potenzialmente meno controllabili) la maggior parte delle cellule MGE si limitano a produrre un tipo di cellule chiamate interneuroni. Gli interneuroni si integrano nel cervello e forniscono una inibizione controllata per bilanciare l'attività dei circuiti nervosi.

Per generare cellule MGE in laboratorio, i ricercatori hanno gestito in modo attendibile la differenziazione delle cellule staminali umane pluripotenti: cellule staminali di embrioni umani o cellule staminali pluripotenti indotte derivate da pelle umana. Questi due tipi di cellule staminali hanno un potenziale virtualmente illimitato per diventare qualsiasi tipo di cellula umana. Quando sono state trapiantate in un ceppo di topi che non rigetta i tessuti umani, le cellule umani di tipo MGE sono sopravvissute all'interno del prosencefalo del roditore, si sono integrate nel cervello, formando connessioni con le cellule nervose dei roditori, e sono maturate in sottotipi specializzati di interneuroni.

Questi risultati possono servire come modello per studiare le malattie umane con interneuroni maturi malfunzionanti, secondo Kriegstein. I metodi dei ricercatori possono anche essere utilizzati per generare un gran numero di cellule MGE umane in quantità sufficiente per lanciare potenziali futuri studi clinici, ha detto.

Con Kriegstein hanno collaborato Arturo Alvarez-Buylla, PhD, professore UCSF di chirurgia neurologica; John Rubenstein, MD, PhD, professore UCSF di psichiatria e gli studiosi post-dottorato dell'UCSF Cory Nicholas, PhD, e Jiadong Chen, PhD. Nicholas ha utilizzato dei fattori chiave di crescita e altre molecole per gestire la derivazione e la maturazione degli interneuroni da cellule umane di tipo MGE. Egli ha temporizzato la consegna di questi fattori per modellare il loro percorso di sviluppo e ha confermato la loro progressione lungo questo percorso. Chen ha usato misurazioni elettriche per studiare attentamente le proprietà fisiologiche e di accensione degli interneuroni, così come la formazione di sinapsi tra i neuroni.

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Fonte: University of California, San Francisco (UCSF), via Newswise.

Riferimento: Cory R. Nicholas, Jiadong Chen, Yunshuo Tang, Derek G. Southwell, Nadine Chalmers, Daniel Vogt, Christine M. Arnold, Ying-Jiun J. Chen, Edouard G. Stanley, Andrew G. Elefanty, Yoshiki Sasai, Arturo Alvarez-Buylla, John LR Rubenstein, Arnold R. Kriegstein. Functional Maturation of hPSC-Derived Forebrain Interneurons Requires an Extended Timeline and Mimics Human Neural Development. Cell Stem Cell, 2013; 12 (5): 573 DOI: 10.1016/j.stem.2013.04.005.

Pubblicato in Science Daily il 3 Maggio 2013 (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari

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