Esponendo le cellule della pelle a una particolare combinazione di molecole di programmazione cellulare, gli scienziati sono riusciti a convertirle in cellule cerebrali che si comportano come cellule native.
Lo studio è inusuale perché, a differenza di molte tecniche di conversione cellulare, le cellule non sono tornate prima allo stadio di cellule staminali, ma si sono convertite direttamente in cellule cerebrali, evitando così il rischio di produrre molti altri tipi di cellule.
Inoltre, il team di ricerca ha dimostrato di poter riprogrammare le cellule della pelle per diventare un particolare tipo di cellula cerebrale invece di una gamma di cellule variabili.
Scrivendo sulla rivista, i ricercatori della Washington University of Medicine di St. Louis (WUSTL), MO, riportano come hanno utilizzato una particolare combinazione di microRNA e fattori di trascrizione per riprogrammare le cellule della pelle in un tipo specifico di cellula cerebrale noto come neuroni medio-piccoli.
I neuroni spinosi medi prodotti, che sono sopravvissuti per almeno sei mesi dopo l’iniezione nel cervello dei topi, sono cruciali per il controllo motorio e sono il tipo principale colpito dalla malattia di Huntington.
La malattia di Huntington è una patologia genetica ereditaria che causa movimenti involontari e un graduale declino delle capacità cognitive. I pazienti con la malattia, che di solito inizia nella mezza età, possono vivere per oltre due decenni dopo l’insorgenza dei sintomi, anche se il loro stato tende a peggiorare progressivamente.
Le cellule convertite mostrano proprietà di cellule native
L’autore senior Dr. Andrew S. Yoo, assistente professore di biologia dello sviluppo presso WUSTL, afferma che non solo le nuove cellule sopravvivono nei topi, ma hanno anche mostrato caratteristiche simili a quelle delle cellule native:
«Queste cellule sono note per estendere le proiezioni in alcune regioni del cervello. Abbiamo trovato le cellule trapiantate umane collegate a questi bersagli distanti nel cervello del topo. Questo rappresenta un importante traguardo nello studio».
Poiché sono state utilizzate cellule di pelle umana adulte nello studio, e non cellule di topo o cellule umane in uno stadio precedente di sviluppo, il team crede che il lavoro mostri il potenziale per l’utilizzo delle cellule proprie dei pazienti in terapie rigenerative. Questo è fondamentale perché le terapie possono utilizzare le cellule del paziente stesso, evitando il problema del rigetto immunitario.
Per il loro studio, il Dr. Yoo e i suoi colleghi hanno coltivato le cellule della pelle in un ambiente che simula quello delle cellule cerebrali. In ricerche precedenti, avevano già scoperto che l’esposizione delle cellule della pelle a due piccole molecole di RNA, chiamate miR-9 e miR-124, potesse trasformarle in diversi tipi di cellule cerebrali.
Sebbene stiano ancora cercando di comprendere esattamente il meccanismo, il team ritiene che queste piccole molecole di RNA possano attivare i geni specifici necessari per la creazione di cellule cerebrali, attivando le istruzioni contenute nel DNA.
Dimostrando che l’esposizione a queste piccole molecole di RNA converte le cellule della pelle in un mix di cellule cerebrali, il team ha cominciato a ottimizzare i fattori chimici. Questo è stato fatto aggiungendo molecole di fattori di trascrizione già noti per essere presenti nella regione del cervello dove si trovano in abbondanza i neuroni medio-piccoli.
I fattori di trascrizione guidano le cellule a diventare un tipo specifico
Il coautore Matheus B. Victor, uno studente di neuroscienze, afferma di ritenere che le piccole molecole di RNA stiano «facendo da catalizzatori» e:
«Innescano le cellule della pelle a diventare neuroni; i fattori di trascrizione che aggiungiamo guidano le cellule della pelle a diventare un sottotipo specifico, in questo caso neuroni spinosi medi. Pensiamo di poter produrre diversi tipi di neuroni modificando i fattori di trascrizione utilizzati».
Il team ha inoltre dimostrato che quando le cellule della pelle sono esposte solo ai fattori di trascrizione, senza le piccole molecole di RNA, non si convertono con successo.
Ulteriori test hanno confermato che le nuove cellule cerebrali mostrano caratteristiche distintive dei neuroni spinosi medi nativi, esprimendo i geni giusti per il loro tipo specifico e non esprimendo geni per altri tipi di neuroni.
Quando trapiantate nel cervello dei topi, le cellule convertite hanno mostrato un aspetto e un comportamento simili a quelli dei neuroni spinosi medi nativi.
Attualmente, il team sta utilizzando le cellule della pelle di pazienti affetti da malattia di Huntington e le sta convertendo in neuroni spinosi medi con il loro nuovo approccio. Il piano prevede anche di iniettare queste cellule nei topi affetti dalla malattia.
Questo studio ha ricevuto finanziamenti da vari enti, tra cui i National Institutes of Health (NIH).
Nuove Ricerche e Sviluppi nel Campo
Recentemente, altre ricerche hanno dimostrato come l’approccio di conversione cellulare possa essere applicato non solo per la malattia di Huntington, ma anche per altre condizioni neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). Ad esempio, studi recenti hanno evidenziato il potenziale dei neuroni derivati da cellule della pelle nel ripristino della funzione motoria nei modelli animali di SLA.
Inoltre, l’integrazione di tecnologie come la CRISPR per il editing genetico potrebbe migliorare ulteriormente le possibilità di ottenere cellule cerebrali altamente specializzate, aprendo la strada a terapie personalizzate. La ricerca sull’uso di cellule derivate da pazienti stessi sta guadagnando slancio, in quanto minimizza il rischio di rigetto e aumenta l’efficacia delle terapie cellulari.
Con l’evoluzione continua delle tecniche di riprogrammazione cellulare e la crescente comprensione dei meccanismi biologici alla base delle malattie neurodegenerative, il futuro della medicina rigenerativa appare promettente. La speranza è che questi sviluppi possano non solo migliorare la qualità della vita dei pazienti, ma anche fornire soluzioni a lungo termine per le malattie attualmente incurabili.
