Ricerche

Neuroni convertiti da astrociti tracciati via lignaggio. Fonte: Jinan University

La rigenerazione di nuovi neuroni funzionali per riparare il cervello umano ferito è tuttora un problema irrisolto. La mancanza di neurorigenerazione è uno dei motivi principali per cui così tanti disturbi cerebrali, come ictus e Alzheimer, non hanno ancora una cura.

Un gruppo di ricerca guidato dal prof. Chen Gong della Jinan University (Guangzhou, Cina) ha pubblicato un lavoro il 9 ottobre su Neural Regeneration Research, fornendo dati univoci che gli astrociti contenuti nel cervello possono essere convertiti direttamente in neuroni attraverso studi che tracciano il lignaggio. L'uso di astrociti interni del cervello, un tipo di cellule di supporto ai neuroni, da convertire direttamente in nuovi neuroni, è una tecnologia innovativa di riparazione del cervello, di cui possono beneficiare milioni di pazienti in tutto il mondo.

Il cervello umano ha due tipi principali di cellule, i neuroni e le cellule gliali. I neuroni non possono dividersi e pertanto non hanno la capacità di auto-rigenerarsi, ma le cellule gliali possono dividersi e auto-rigenerarsi. Il gruppo del prof. Chen ha già dimostrato attraverso una serie di lavori che le cellule gliali interne del cervello possono essere convertite direttamente in neuroni attraverso la terapia genica basata su NeuroD1.

Molti altri laboratori hanno confermato tale conversione diretta glia-a-neurone nel cervello, nel midollo spinale e nella retina. Tuttavia, alcune persone, sia all'interno che all'esterno del campo della medicina rigenerativa, hanno ancora qualche dubbio sulla conversione diretta glia-a-neurone e chiedono ulteriori elementi di prova a sostegno di tali scoperte rivoluzionarie.

In questo studio, il team di Chen ha confermato su topi transgenici che può tracciare fedelmente e in modo inequivocabile il lignaggio degli astrociti, dimostrando che gli astrociti possono essere convertiti direttamente in neuroni nel cervello di topo adulto.

"Abbiamo incrociato topi Aldh1l1-CreERT2 con topi Ai14 e abbiamo somministrato tamoxifene per indurre la ricombinazione mediata da Cre, così che molti astrociti avranno il lignaggio tracciato in modo permanente da proteine rosso fluorescente tdTomato", ha spiegato il postdottorato e primo autore dott. Zongqin Xiang.

"Quindi, abbiamo iniettato AAV che esprime il fattore di trascrizione neurale NeuroD1, sotto il promotore astrocitico GFAP, nella corteccia del topo, e abbiamo rilevato una espressione chiara di NeuroD1 negli astrociti marcati tdTomato 7 giorni dopo l'infezione virale", ha aggiunto il primo coautore e dottorando Liang Xu.

"Quello che è più interessante, 135 giorni dopo l'infezione di NeuroD1 (esperimenti ritardati dal COVID-19), abbiamo osservato che molti astrociti che esprimono NeuroD1 marcati da tdTomato, si erano ormai trasformati in neuroni NeuN-positivi, con morfologia tipica dei neuroni. Questo esperimento fornisce la prova inequivocabile della conversione in vivo astrociti-a-neurone", ha concluso il prof. Gong Chen.

Oltre al sistema virale AAV, la squadra di Chen ha impiegato un altro sistema virale, il sistema retrovirale, per dimostrare ulteriormente tale processo di conversione diretta glia-a-neurone. Il prof. Wenliang Lei, coautore del lavoro ha detto:

"Mentre l'AAV ha il vantaggio di una bassa immunogenicità ed è relativamente sicuro come vettore di terapia genica per il trattamento di disturbi neurologici, la sua capacità di infettare sia neuroni che cellule gliali può creare confusione se il dosaggio dell'AAV e del promotore non sono corretti. Abbiamo quindi impiegato vettori retrovirali per esprimere NeuroD1 esclusivamente nelle cellule gliali in divisione, e siamo riusciti a confermare ulteriormente che i neuroni appena generati sono stati convertiti direttamente dalla divisione delle cellule gliali".

Con due linee di dati univoci in mano, la squadra di Chen ha continuato ad affrontare alcune confusioni nel campo, causate da alcuni esperimenti progettati impropriamente e con alto dosaggio di AAV usato da alcuni laboratori.

"Un recente lavoro ha sfidato il settore di campo di una conversione in vivo glia-a-neurone in base a una serie di esperimenti con una dose elevata di AAV che ha prodotto artefatti nella corteccia topo", ha detto il prof. Wen Li, un altro autore senior del lavoro. "Abbiamo dimostrato in questo studio che, quando si usa un dosaggio appropriato di AAV, i manufatti della cosiddetta fuoriuscita possono essere minimizzati, se non completamente evitati".

Il prof. Chen dà commenti penetranti come leader di questo nuovo settore emergente:

"Per i novizi che entrano in questo eccitante campo di conversione in vivo glia-a-neurone, consigliamo vivamente a tutti di usare diversi sistemi virali con varie somministrazioni, e di eseguire studi sia in vitro che in vivo per provare o smentire qualsiasi ipotesi".

E conclude con incrollabile fiducia:

"Aggiungendo questa prova indiscutibile da studi di tracciamento di lignaggio, riteniamo che questa entusiasmante tecnologia di conversione in vivo glia-a-neurone fornirà un'opportunità senza precedenti per riparare il cervello danneggiato con cellule gliali interne".