Ricerche

Un team internazionale di neuroscienziati ha mostrato per la prima volta che la modifica di una proteina che controlla la crescita cellulare può riattivare le cellule staminali neurali dormienti nei moscerini della frutta, offrendo nuove speranze nella lotta contro le malattie neurologiche.

Una singola cellula staminale neurale quiescente con la sua sporgenza cellulare che si estende dal corpo cellulare, dal cervello larvale di Drosophila sei ore dopo la cova larvale, con la membrana in arancione e marcatore nucleare in blu. (Fonte: Mahekta R Gujar)

Un team internazionale di neuroscienziati, guidato dalla Duke-National University of Singapore, ha scoperto un meccanismo che controlla la riattivazione delle cellule staminali neurali, che sono cruciali per la riparazione e la rigenerazione delle cellule cerebrali. La ricerca, pubblicata su Nature Communications, ha un potenziale entusiasmante per far avanzare la comprensione e il trattamento di malattie neurodegenerative diffuse come l'Alzheimer e il Parkinson.

Le cellule staminali neurali sono la fonte delle cellule funzionali primarie del cervello. Dopo lo sviluppo iniziale del cervello, le cellule staminali neurali entrano in genere in uno stato dormiente, per conservare energia e risorse. Si risvegliano solo quando il cervello ne ha bisogno, come dopo una lesione o l'esercizio fisico. Tuttavia, invecchiando, da questo stato dormiente può uscire un minor numero di cellule staminali neurali, portando a varie condizioni neurologiche.

Comprendere come è regolata questa riattivazione è essenziale per lo sviluppo di trattamenti per varie condizioni neurologiche. In questo studio, il team ha scoperto che un gruppo specifico di proteine ​​ha un ruolo essenziale nel 'risveglio' cellule staminali dormienti, attraverso un processo chiamato SUMOilazione. Nella SUMOilazione, una piccola proteina denominata SUMO (small ubiquitin-like modifier, piccolo modificatore di tipo ubiquitina) marca le proteine ​​all'interno di una cellula per influenzare la loro attività e/o funzione.

I ricercatori hanno scoperto che queste proteine SUMO-etichettate innescano la riattivazione delle cellule staminali neurali, permettendo loro di contribuire allo sviluppo e alla riparazione del cervello. Al contrario, in mancanza di proteine ​SUMO, i moscerini della frutta hanno prodotto un fenotipo di tipo microcefalia. Questo è il primo studio a individuare il ruolo esatto della famiglia di proteine SUMO nella riattivazione delle cellule staminali neurali.

Il dott. Gao Yang, ricercatore della Duke-NUS e il primo autore dello studio, ha osservato:

“Abbiamo dimostrato per la prima volta che la famiglia di proteine SUMO ha un ruolo fondamentale nella riattivazione delle cellule staminali neurali e nello sviluppo generale del cervello. Facendo un ulteriore passo avanti, abbiamo anche dimostrato che, quando queste proteine ​​sono assenti, il normale sviluppo neuronale è ostacolato, con i moscerini della frutta che sviluppano un cervello sottodimensionato caratteristico della microcefalia".

Approfondendo gli effetti della SUMOilazione, i ricercatori hanno determinato che regola una proteina chiave in un altro percorso ben noto, chiamato Hippo. Pur essendo noto che il percorso Hippo ha un ruolo cruciale nei processi cellulari come la proliferazione e la morte cellulare e le dimensioni degli organi, conosciamo pochissimi regolatori di questo percorso nel cervello.

Quando è modificata da SUMO, la proteina centrale Warts del percorso Hippo, che limita la crescita cellulare e impedisce la riattivazione delle cellule staminali neurali, diventa meno efficace. Ciò consente alle cellule staminali neurali di crescere e dividersi, formando nuovi neuroni che contribuiscono alla funzione cerebrale.

Il professor Wang Hongyan, direttore esecutivo del programma di ricerca sui disturbi neuroscientifici e comportamentali e autore senior dello studio, ha dichiarato:

"Dato che le proteine ​​SUMO e il percorso Hippo sono altamente conservate nell'uomo, i nostri risultati non sono rilevanti solo per i moscerini della frutta, ma anche per comprendere la biologia umana. Le rotture del processo di SUMOilazione e del percorso Hippo sono legate a varie malattie nell'uomo, che includono il cancro e le malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer e il Parkinson. Le nostre nuove intuizioni sul ruolo della SUMOilazione nel cervello aprono nuove interessanti opportunità per interventi che potrebbero portare a terapie mirate che sfruttano i poteri rigenerativi del corpo".

Il prof. Wang e il suo team avevano dimostrato in precedenza che le cellule staminali neurali del moscerino della frutta sono un modello eccellente per svelare i misteri di quiescenza, riattivazione e rigenerazione neuronale.