Primo modello converte le staminali in cellule tipo del Parkinson

Roma – Un nuovo modello è riuscito, per la prima volta, a convertire velocemente le cellule staminali in cellule cerebrali che presentano strutture proteiche caratteristiche del Parkinson, consentendo lo studio della patologia in una piastra di Petri. A svilupparlo i ricercatori del Brigham and Women’s Hospital, membro fondatore del sistema sanitario Mass General Brigham. Lo studio, riportato su Neuron, spiega come il modello potrà essere utilizzato un giorno per sviluppare metodi diagnostici e terapeutici personalizzati per la malattia di Parkinson. “Abbiamo cercato di valutare la rapidità con cui potevamo produrre in laboratorio cellule cerebrali umane che ci permettessero di avere una finestra sui processi chiave che avvengono nel cervello dei pazienti affetti da Parkinson e da patologie correlate, come l’atrofia del sistema multiplo e la demenza a corpi di Lewy”, ha dichiarato Vikram Khurana, capo della Divisione Disordini del Movimento del BWH, ricercatore principale del Centro Ann Romney per le Malattie Neurologiche del BWH e autore dello studio. “E, a differenza dei modelli precedenti, volevamo farlo in tempi sufficientemente brevi da rendere questi modelli utili per gli screening genetici e farmacologici ad alto rendimento e abbastanza facili da usare per molti laboratori in ambito accademico e industriale”, ha aggiunto Khurana. Il Parkinson è una patologia cerebrale progressiva e degenerativa. Le persone affette dalla malattia spesso lottano con movimenti rallentati, tremori, rigidità muscolare e disturbi del linguaggio, oltre ad altre complicazioni di salute. Questa, insieme ad altre patologie neurodegenerative, come l’Alzheimer, provoca l’accumulo di proteine nei neuroni, con conseguente disadattamento delle proteine e compromissione della funzione cellulare. Le attuali terapie per il Parkinson possono alleviare alcuni sintomi, ma non affrontano la causa principale del misfolding proteico. I modelli esistenti di “Parkinson in un piatto” sono in grado di trasformare efficacemente le cellule staminali in cellule cerebrali, ma non in tempi ragionevoli per consentire lo studio delle patologie cellulari specifiche del paziente e guidare strategie terapeutiche su misura. Questo è importante perché i pazienti affetti da Parkinson sono diversi tra loro e una strategia di trattamento unica può ora funzionare solo per alcuni. La tecnologia del gruppo di ricerca del Brigham non solo consente di trasformare le cellule staminali in cellule cerebrali in modo riproducibile in poche settimane anziché in mesi, ma permette anche ai ricercatori di sviluppare modelli che riflettono le diverse patologie da misfolding proteico che possono verificarsi nel cervello in quel lasso di tempo. “Il problema è che il modo in cui si formano gli ammassi di proteine nell Parkinson appare diverso nei vari pazienti, e persino nelle diverse cellule cerebrali dello stesso paziente”, ha sottolineato Khurana. “Questo pone la domanda: come possiamo modellare questa complessità nel piatto? E come possiamo farlo in modo abbastanza veloce da essere pratico per la diagnostica e la scoperta di farmaci?”, si è chiesto Khurana, che per creare questo modello ha utilizzato speciali molecole di consegna, chiamate vettori PiggyBac, per introdurre istruzioni cellulari specifiche, note come fattori di trascrizione, per trasformare rapidamente le cellule staminali in diversi tipi di cellule cerebrali. Gli scienziati hanno poi introdotto nelle cellule nervose proteine soggette ad aggregazione come l’alfa-sinucleina, centrale nella formazione di ammassi proteici nella malattia e nei disturbi correlati. Utilizzando CRISPR/Cas9 e altri sistemi di screening, hanno identificato diversi tipi di inclusioni che si formano nelle cellule, alcune protettive e altre tossiche. Per dimostrare la rilevanza della malattia, gli scienziati hanno utilizzato i loro modelli di cellule staminali per scoprire inclusioni simili in cervelli reali di pazienti deceduti. Il lavoro promette nuovi approcci per classificare le patologie proteiche nei pazienti e determinare quali di queste patologie potrebbero essere i migliori bersagli farmacologici. Pur segnando un progresso, il modello presenta diversi limiti che i ricercatori intendono risolvere. Per esempio, attualmente genera neuroni immaturi. I ricercatori intendono replicare questo modello con neuroni maturi per modellare gli effetti dell’invecchiamento sugli aggregati proteici che si formano. Sebbene il nuovo sistema sia in grado di creare rapidamente sia i neuroni che cellule infiammatorie chiave “gliali” nel cervello, il documento attuale esamina solo queste cellule singolarmente. La squadra di scienziati sta ora combinando queste cellule insieme per studiare le risposte infiammatorie al processo di aggregazione proteica che potrebbe essere importante per la progressione del Parkinson. I due autori principali dello studio, entrambi borsisti del Dipartimento di Neurologia del BWH, hanno commentato le applicazioni cliniche già in corso nel laboratorio. “In un’applicazione chiave, stiamo utilizzando questa tecnologia per identificare molecole radiotraccianti candidate ad aiutarci a visualizzare le patologie di aggregazione dell’alfa-sinucleina nel cervello dei pazienti viventi che vediamo in clinica”, ha affermato Alain Ndayisaba, autore dello studio. “Questa tecnologia aprirà la strada allo sviluppo rapido di ‘modelli personalizzati di cellule staminali’ da singoli pazienti”, ha aggiunto Ndayisaba. “Questi modelli vengono già utilizzati per testare in modo efficiente nuove strategie diagnostiche e terapeutiche ‘in un piatto’ prima di passare alla sperimentazione clinica, in modo da indirizzare il farmaco giusto al paziente giusto”, ha concluso Isabel Lam, prima autrice dello studio.(30Science.com)