Ricerche

Nuove conoscenze fondamentali sulla regolazione delle cellule staminali nel tessuto nervoso degli embrioni di pesce-zebra hanno dato informazioni sorprendenti sui processi patologici neurodegenerativi nel cervello umano.

Un nuovo studio condotto da scienziati del VIB e KU Leuven identifica le molecole responsabili di questo processo.

Zebrafish come modello

Il pesce zebra è un piccolo pesce che misura da 3 a 5 cm di lunghezza, con strisce scure lungo la lunghezza del suo corpo. E' originario dell'India, ma è anche popolare come pesce d'acquario. Il pesce zebra ha diverse caratteristiche insolite che lo rende popolare per la ricerca scientifica. Le sue uova sono fecondate all'esterno del corpo, dove si sviluppano in embrioni. Questo processo avviene molto rapidamente: gli organi più importanti si formano in 24 ore e i pesci giovani nascono dopo 3 giorni.

Questi pesci sono inizialmente trasparenti, rendendoli facili da studiare al microscopio. Il pesce zebra comincia a riprodursi dopo soli 3 mesi. Il codice genetico degli esseri umani è identico per oltre il 90% a quello del pesce zebra. Inoltre, il materiale genetico di questi pesci è facile da manipolare, il che significa che essi sono spesso usati come modello per lo studio di tutti i tipi di malattie.

Le cellule staminali nel cervello

Evgenia Salta, scienziato del team di Bart De Strooper (VIB - KU Leuven), ha usato il pesce zebra come modello nella ricerca molecolare sul cervello e ha scoperto un processo di regolamentazione prima sconosciuto per lo sviluppo delle cellule nervose.

Evgenia Salta spiega: "Il cervello umano contiene cellule staminali, che sono le cellule che non sono ancora maturate in cellule nervose, ma hanno il potenziale per farlo". Le cellule staminali sono naturalmente cruciali nello sviluppo del cervello e di simili ne esistono anche nel pesce zebra. Pertanto, questi pesci formano un modello ideale per studiare il comportamento di queste cellule.

Il cosiddetto «percorso di segnalazione di Notch» regola l'ulteriore maturazione di queste cellule durante lo sviluppo embrionale iniziale. Gli scienziati sono ancora in gran parte all'oscuro dei processi di Notch nel cervello dei malati di Alzheimer, ma la ricerca di Evgenia Salta sta cambiando questa situazione.

Il MicroRNA

L'espressione dei geni, che costituiscono la base della via di segnalazione di Notch, è regolata in parte dal microRNA (miRNA), che sono molecole brevi in ​​grado di inibire o attivare i geni. Evgenia Salta dice: "Abbiamo studiato specificamente come il miRNA-132 regola la via di segnalazione di Notch nelle cellule staminali".

Il miRNA-132 sembra avere un ruolo nel mantenere la plasticità del cervello umano adulto. Il cervello adulto contiene ancora le cellule staminali, ma esse sono in numero limitato. Nelle malattie del sistema nervoso che comportano la morte delle cellule nervose, come la demenza di Alzheimer, l'attività del miRNA-132 è ridotta.

"Abbiamo voluto studiare l'effetto della riduzione dei miRNA-132 nel sistema nervoso. Il pesce zebra è un modello ideale per questo, perché in esso possiamo ridurre facilmente i livelli di questo miRNA. Lo sviluppo delle cellule staminali è compromesso in questi pesci alterati. Abbiamo mappato le molecole che svolgono un ruolo in questo processo", spiega Evgenia Salta.

Rilevanza

La concentrazione di miRNA-132 è ridotta nel cervello dei pazienti con Alzheimer. Pertanto, il pesce zebra consente di imitare una condizione che si verifica anche nella demenza di Alzheimer.

Evgenia Salta: "Con nostra sorpresa, l'attività ridotta di miRNA-132 nel pesce zebra blocca l'ulteriore maturazione delle cellule staminali in cellule nervose.Questa nuova conoscenza circa il percorso di segnalazione molecolare che sta alla base di questo processo ci offre uno spaccato dell'esatto meccanismo di blocco. Grazie a questo lavoro nel pesce zebra, possiamo ora esaminare in dettaglio cosa va esattamente storto nel cervello dei pazienti con Alzheimer". Il gruppo di ricerca ha pertanto avviato uno studio di follow-up nei topi e nel cervello di pazienti deceduti.

Fonte:  VIB - The Flanders Institute for Biotechnology  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:  Evgenia Salta, Pierre Lau, Carlo Sala Frigerio, Marion Coolen, Laure Bally-Cuif, Bart De Strooper. A Self-Organizing miR-132/Ctbp2 Circuit Regulates Bimodal Notch Signals and Glial Progenitor Fate Choice during Spinal Cord Maturation. Developmental Cell, 2014; DOI: 10.1016/j.devcel.2014.07.006

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