La ricerca conferma che le cellule nervose ricavate dalle cellule della pelle sono valide
modello di laboratorio per lo studio delle malattie

La ricerca conferma che le cellule nervose ricavate dalle cellule della pelle sono un valido modello di laboratorio per studiare le malattie

Il team di Salk e Stanford dimostra che le cellule neuronali indotte derivate dai fibroblasti sono simili ai neuroni del cervello, a livello epigenomico

LA JOLLA—L'incidenza di alcune malattie neurologiche, in particolare quelle legate all'invecchiamento, come l'Alzheimer e il Parkinson, è in aumento. Per comprendere meglio queste condizioni e valutare potenziali nuovi trattamenti, i ricercatori necessitano di modelli accurati da poter studiare in laboratorio.

I ricercatori del Salk Institute, insieme ai collaboratori della Stanford University e del Baylor College of Medicine, hanno dimostrato che le cellule dei topi indotte a crescere in cellule nervose utilizzando un metodo precedentemente pubblicato presentano firme molecolari corrispondenti ai neuroni che si sono sviluppati naturalmente nel cervello.

Lo studio, pubblicato nel eLife Il 15 gennaio 2019, la scoperta apre le porte a metodi migliori per modellare la patologia di un singolo paziente. Questa tecnica consentirebbe ai ricercatori di studiare come si sviluppano le patologie neurologiche e di testare nuove terapie. La nuova tecnologia potrebbe anche contribuire a far progredire la ricerca sulle terapie geniche derivate dalle cellule del paziente stesso.

"Questa ricerca sta tracciando la strada per il modo più ottimale di creare neuroni in laboratorio", afferma il professor Salk Giuseppe Ecker, uno dei due autori principali dello studio. "Prendendo queste cellule e riprogrammandole in neuroni, si possono potenzialmente apprendere nuove cose su come queste malattie funzionano a livello cellulare, in particolare quelle causate da cambiamenti genetici".

Le cellule utilizzate nello studio, chiamate fibroblasti, costituiscono la maggior parte del tessuto connettivo negli animali e svolgono un ruolo importante nella guarigione delle ferite. I ricercatori hanno studiato come trasformare i fibroblasti in cellule neuronali in vitro, ma fino ad ora non sapevano se questi neuroni di nuova creazione corrispondessero esattamente ai neuroni cresciuti naturalmente nel cervello.

La tecnica per indurre i fibroblasti a crescere in neuroni con l'epigenoma corrispondente è stata sviluppata da Marius Wernig di Stanford, coautore senior dell'articolo. Con questo metodo, la produzione di cellule neuronali indotte non richiede l'impiego di intermedi pluripotenti. Le cellule vengono invece convertite direttamente da fibroblasti a neuroni.

"Una questione importante nell'ingegneria cellulare è come conoscere la qualità del prodotto", afferma il co-autore Chongyuan Luo, borsista post-dottorato nel laboratorio di Ecker. "Se produciamo neuroni dai fibroblasti, vogliamo sapere come si confrontano con i neuroni nel cervello. Siamo particolarmente interessati a osservare queste cellule a livello dell'epigenoma".

L'epigenoma è costituito da sostanze chimiche che si legano al DNA e regolano l'attivazione dei geni e la loro traduzione in proteine. Le differenze tra gli epigenomi dei neuroni indotti e di quelli cresciuti naturalmente potrebbero dare origine a caratteristiche diverse dei neuroni indotti, rendendoli modelli meno accurati del comportamento neuronale.

Utilizzando una tecnica sviluppata nel laboratorio di Ecker chiamata MethylC-seq, i ricercatori hanno esaminato ogni punto del genoma in cui sono legati gruppi chimici chiamati gruppi metilici. Hanno confermato che questi neuroni indotti presentano epigenomi corrispondenti ai neuroni del cervello.

"Questa ricerca è stata condotta su cellule di topo, ma intendiamo utilizzare la stessa tecnologia per studiare neuroni indotti realizzati con cellule umane", spiega Ecker, direttore del Laboratorio di Analisi Genomica del Salk e ricercatore presso l'Howard Hughes Medical Institute. Ecker prevede inoltre di collaborare con i colleghi per applicare la tecnologia alle cellule umane e comprendere meglio il declino cognitivo legato all'età.

Altri ricercatori che hanno collaborato allo studio sono stati Rosa Castanon e Joseph R. Nery del Salk; Sean M. Cullen e Margaret A. Goodell del Baylor College of Medicine; e Qian Yi Lee, Orly L. Wapinski, Moritz Mall, Michael S. Kareta e Howard Y. Chang della Stanford.

Il lavoro è stato sostenuto dai National Institutes of Health (sovvenzioni P50-HG007735 e R01 DK092883), dal California Institute for Regenerative Medicine (sovvenzione RB5-07466) e dall'Howard Hughes Medical Institute.

DOI: 10.7554 / eLife.40197