Un grup de cercetători a reuşit să obţină în laborator un tip rar şi foarte specializat de celule nervoase din creier, implicate direct în bolile neuronului motor şi afectate sever în leziunile măduvei spinării, deschizând calea către modele experimentale mai relevante pentru aceste afecţiuni.
Un studiu recent descrie o metodă prin care celulele sunt ghidate pas cu pas să se transforme într-un anumit tip de neuroni. oamenii de ştiinţă au reuşit să transforme o populaţie rară de celule progenitoare din cortex în neuroni cu caracteristici similare neuronilor corticospinali, celule esenţiale pentru controlul mişcărilor voluntare.
Cercetarea a fost realizată de o echipă de la Universitatea Harvard şi publicată, marţi, în revista eLife.
Sistemul nervos conţine numeroase tipuri de neuroni, fiecare cu formă, poziţie, conexiuni şi funcţii distincte, rezultate din procese foarte precise prin care celulele se transformă în neuroni specializaţi. Tocmai această specializare extremă face ca anumite subtipuri neuronale să fie deosebit de vulnerabile în bolile neurodegenerative sau după traumatisme.
Neuronii corticospinali sunt un exemplu: ei degenerează în scleroza laterală amiotrofică (SLA), cea mai frecventă boală a neuronului motor, iar deteriorarea axonilor lor lungi, care leagă cortexul cerebral de măduva spinării, stă la baza pierderii mişcărilor voluntare fine în leziunile medulare.
Până în prezent, nu au existat modele in vitro adecvate care să reproducă fidel vulnerabilitatea selectivă a acestor neuroni, ceea ce a limitat semnificativ relevanţa cercetărilor experimentale.
Pornind de la studii anterioare privind dezvoltarea circuitelor corticale, echipa de la Harvard a identificat acum o subpopulaţie de celule progenitoare din cortexul postnatal şi adult, caracterizate prin expresia concomitentă a două molecule de reglare, Sox6 şi NG2, care păstrează capacitatea, în anumite condiţii, de a se transforma în neuroni.
Pentru a controla precis acest proces, cercetătorii au creat un sistem complex de reglare a expresiei genice, denumit NVOF, care permite reglarea fină a semnalelor care ghidează transformarea celulelor în neuroni.
Prin această strategie, celulele progenitoare au fost dirijate către o traiectorie foarte specifică, rezultând neuroni maturi cu formă, markeri celulari, profil molecular şi proprietăţi electrice similare neuronilor corticospinali naturali.
Prin comparaţie, o metodă frecvent utilizată, bazată pe activarea unei singure gene, Neurogenin2, a produs celule cu identitate mixtă şi trăsături anormale.
Un neuron de tip corticospinal, obţinut din celule progenitoare, crescut în cultură celulară, care îşi extinde axonul lung chiar şi în izolare. Corpul celular (soma, marcat imunologic cu anticorp Tuj1, în roşu) este situat în partea superioară, cu nucleul colorat galben-verzui (proteină fluorescentă verde suprapusă peste roşu), iar citoplasma somatică şi multiplele dendrite spinoase apar în roşu. Axonul extrem de lung, colorat în roşu, poate fi urmărit şerpuind spre partea inferioară a imaginii, fiind ghidat de conul său de creştere, marcat în verde. Credit: Ozkan, Padmanabhan et al., eLife
Editorii revistei eLife subliniază că rezultatele demonstrează solid eficienţa acestei abordări, dar atrag atenţia că reprogramarea a fost realizată exclusiv în laborator, fiind necesare studii suplimentare pentru a evalua dacă aceşti neuroni se pot integra funcţional şi pot forma conexiuni adecvate în condiţii fiziologice sau în modele de traumă şi neurodegenerare.
Autorii concluzionează că identificarea acestor celule precursoare din cortex, răspândite pe scară largă în creier şi deja localizate în apropierea zonelor afectate de boală, le conferă un potenţial important pentru dezvoltarea unor modele de boală în SLA şi leziuni ale măduvei spinării şi, pe termen mai lung, pentru cercetări care vizează refacerea neuronilor afectaţi, dacă rezultatele vor fi confirmate prin studii suplimentare.
