Notizie & Salute: Trapiantare nuovi neuroni nel cervello

Un gruppo di scienziati di diversi istituti di ricerca degli Stati Uniti è riuscito a trapiantare con successo dei neuroni nel cervello dei topi. Il cervello di questi animali, che soffriva di un disturbo, è stato recuperato in gran parte della sua funzionalità, dopo il processo.

I ricercatori della Harvard University, del Massachusetts General Hospital (MGH), del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) e della Harvard Medical School (HMS), hanno trapiantato in particolare neuroni embrionali, in una fase di sviluppo attentamente selezionato nell’ipotalamo dei topi in grado di rispondere alla leptina, un ormone prodotto dagli adipociti o cellule grasse che regola il metabolismo e controllo del peso corporeo.

Come riportato presso l’Università di Harvard in una nota, questo errore ha causato al cervello dei topi uno sviluppo di obesità patologica.

Con il trapianto dei neuroni e la riparazione dei loro circuiti cerebrali, il cervello dei topi ha cominciato a rispondere alla leptina e, di conseguenza, gli animali hanno sperimentato una sostanziale perdita di peso.

Trapiantare nuovi neuroni nel cervello

La riparazione del ipotalamo dei topi a livello cellulare apre la strada allo sviluppo di nuovi metodi terapeutici per i disturbi non solo in questa regione del cervello (che regola i processi fondamentali e comportamenti come il sesso e l’appetito), ma anche per altre patologie come le lesioni del midollo spinale, autismo, epilessia, morbo di Lou Gehrig o sclerosi laterale amiotrofica, il Parkinson e l’Huntington.

Diversi tipi di analisi

Uno degli autori della ricerca, è un professore di biologia rigenerativa dell’Università di Harvard, Jeffrey Macklis, egli spiega che ci sono solo due regioni del cervello in cui sostituzioni si verificano durante l’età adulta (per il naturale processo di neurogenesi): il bulbo olfattivo e una sub-regione dell’ippocampo chiamato il giro dentato. Ciò che gli scienziati sono riusciti ad ottenere è “la riconfigurazione di un sistema di circuiti cerebrali che subisce neurogenesi in modo naturale”, dice Macklis.

I ricercatori (del laboratorio di Macklis ed i laboratori degli altri due direttori di ricerca, Jeffrey Flier, decano della HMS, e Matthew Anderson, professore di patologia alla BIDMC) hanno studiato lo sviluppo delle cellule e l’integrazione di cellule progenitrici e neuroni embrioni molto immaturi dalle correnti nell’ipotalamo dei topi mutanti, utilizzando diversi tipi di analisi molecolare e cellulare.

Per esempio, i ricercatori hanno effettuato analisi elettrofisiologiche dei neuroni trapiantati e le loro funzioni nel circuito ricevitore, inizialmente marcando questi neuroni con una proteina fluorescente che li ha fatti brillare di un colore verde. Questo ci ha permesso facilmente l’individuazione.


Successo a tutti i livelli

Da queste osservazioni, si è potuto vedere che i neuroni trapiantati sopravvivono al processo di trapianto, e che dopo si sviluppano a livello strutturale, molecolare e di elettrofisiologia, in quattro tipi di neuroni che già si sapeva essere la chiave di risposta cerebrale della leptina.

Inoltre, le analisi molecolari e la microscopia elettronica per visualizzare tutti i dettagli del circuito, nonché l’utilizzo di patch-clamp elettrofisiologia (una tecnica che si applica con piccoli elettrodi per studiare le caratteristiche dei singoli neuroni e coppie di neuroni) hanno dimostrato che nuovi neuroni sono funzionalmente integrati nel circuito ricevitore, e che hanno risposto, oltre alla leptina, l’insulina e glucosio.

Infine, i ricercatori hanno scoperto che i nuovi neuroni sono stati collegati ai neuroni nel circuito tramite i normali contatti sinaptici e, di conseguenza, il cervello dei topi torna a presentare una segnalazione di corrente elettrica. I topi trattati con questo processo sono ingrassati del 30% in meno rispetto ai loro fratelli, non trattati o trattati con metodi alternativi.

Un aspetto sorprendente del processo è che, secondo Flier “neuroni embrionali sono stati incorporati con meno precisione di quanto si possa pensare. Tuttavia, questo non sembra importare. In un certo senso, questi neuroni sono in grado di catturare come antenne, subito , il segnale della leptina”.

neurone ingrandito al microscopio

Passo successivo: il midollo spinale.

Gli autori dello studio ritengono che la scoperta della grande adattabilità delle cellule embrionali già esistenti in circuiti neurali consentono di applicare tecniche simili al trattamento di malattie neurologiche e psichiatriche.

Ora sono interessati a proseguire le loro ricerche in neurogenesi controllata. Il prossimo passo sarà quello di esplorare altre parti del cervello e del midollo spinale, per vedere se possono essere riconfigurati con nuovi neuroni. “Ho il sospetto che si possa” afferma Macklis. I risultati ottenuti finora sono stati pubblicati su Science.

In precedenza, nel 2005, Flier Jeffrey pubblicò anche su Science, un articolo che parlava di come l’aggiunta di nuovi neuroni nell’ipotalamo avrebbero potuto essere un potenziale trattamento dell’obesità, e nel 2000 sulla rivista Nature, Jeffrey Macklis e il suo collega hanno pubblicato un altro lavoro, che spiegava come fosse stata indotta la neurogenesi, in aree naturali senza neurogenesi nella corteccia cerebrale di topi adulti con danno neuronale o malattie neurodegenerative.

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