La sostituzione dei neuroni persi è qualcosa di inspiegabile per le neuroscienze, ma un nuovo approccio promettente è la conversione delle cellule glali in neuroni. Migliorare l’efficienza di questa conversione o riprogrammazione dopo una lesione cerebrale è un passo importante verso lo sviluppo di terapie di medicina rigenerativa affidabili.
I ricercatori dell’Helmholtz Zentrum München e della Ludwig Maximilians University Munich hanno identificato un ostacolo verso una conversione efficiente: il metabolismo cellulare. Manipolando i mitocondri i ricercatori hanno raggiunto un tasso di conversione quattro volte superiore e contemporaneamente hanno aumentato la velocità di riprogrammazione.
Riprogrammazione neurale, nuova tecnologia manipola i mitocondri
I neuroni hanno funzioni molto importanti nel cervello come l’elaborazione delle informazioni. Molte malattie del cervello, lesioni e processi neurodegenerativi, sono caratterizzati dalla perdita di neuroni che non vengono sostituiti. Gli approcci nella medicina rigenerativa mirano quindi a ricostituire i neuroni mediante trapianto, differenziazione delle cellule staminali o conversione diretta di tipi di cellule endogene non neuronali in neuroni funzionali.
Le cellule gliali sono il tipo di cellula più abbondante nel cervello e possono proliferare in caso di lesioni. Attualmente, i ricercatori sono in grado di convertire le cellule gliali in neuroni, ma durante il processo molte cellule muoiono. Ciò significa che solo poche cellule si convertono in cellule nervose funzionali, rendendo il processo inefficiente. Sebbene la maggior parte degli studi si sia concentrata sugli aspetti genetici della riprogrammazione neuronale diretta, hanno deciso di studiare il ruolo dei mitocondri e del metabolismo cellulare in questo processo.
“Abbiamo ipotizzato che se fossimo in grado di aiutare a riprogrammare il metabolismo delle cellule gliali verso il metabolismo di un neurone, questo potrebbe migliorare l’efficienza di conversione“, spiega Gianluca Russo, primo autore dello studio. I ricercatori si sono concentrati sui mitocondri, la centrale elettrica della cellula. Il gruppo ha estratto mitocondri da neuroni e astrociti di topi e li ha confrontati studiando le loro proteine in collaborazione con il gruppo di esperti di proteomica.
Sorprendentemente, hanno scoperto che i mitocondri dei neuroni e degli astrociti differiscono nel 20% del loro proteoma. Ciò significa che tra astrociti e neuroni ogni quinta proteina mitocondriale è diversa. Con questa nuova intuizione, i ricercatori hanno ipotizzato che il fallimento dell’attivazione delle proteine mitocondriali neuronali potrebbe bloccare il processo di conversione.
Con i nuovi strumenti di attivazione genica sviluppati da questo gruppo, le proteine mitocondriali arricchite di neuroni potrebbero essere attivate in una fase iniziale del processo di riprogrammazione degli astrociti nei neuroni. Hanno ottenuto quattro volte più neuroni riprogrammati. Inoltre, i neuroni sono apparsi e sono maturati più velocemente, come rivelato dalle continue immagini dal vivo.
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