Rigenerazione cellule cerebrali restituisce vista ai topi


    Un team di ricercatori dell’Università di Stanford è riuscito a ripristinare la vista ad un gruppo di topi stimolando la ricrescita di uno specifico gruppo di cellule cerebrali.

     

    Attraverso l’impiego della manipolazione genetica e di esercizi specifici gli scienziati sono riusciti a far ricrescere le cellule cerebrali dei topi e a creare nuovi collegamenti funzionali.

    Il retro della retina, l’area bianca mostra l’inizio del nervo ottico.Immagine - Il retro della retina, l’area bianca mostra l’inizio del nervo ottico. Credits: TheGoose aPrisoner (CC BY-SA 4.0)

    Gli scienziati hanno sempre ritenuto che non fosse possibile riparare le cellule danneggiate del cervello dei mammiferi. Lo studio condotto dai ricercatori sembrerebbe mettere in discussione questo principio cardine riconosciuto dalla comunità scientifica internazionale.

     

    Anche se la ricerca è stata condotta su topi privi della vista, gli scienziati ritengono che l’approccio seguito sia potenzialmente applicabile ad alcune malattie umane come ad esempio il glaucoma, la malattia di Alzheimer e le lesioni del midollo spinale.

     

    Alcuni animali come rane, pesci e polli sono noti per avere la capacità rigenerativa delle cellule cerebrali, alcuni studi precedenti suggeriscono la possibilità che ciò sia possibile anche nei mammiferi.

     

    I topi oggetto dello studio sono riusciti a riacquistare parzialmente la vista nonostante la rigenerazione delle cellule gangliari danneggiate della retina sia stata inferiore al 5%.

    «Il cervello è molto bravo a gestire situazioni di deprivazione sensoriale» scrive il dott. Andrew Huberman, neurobiologo di Stanford che ha condotto il lavoro. «Lo studio supporta anche l'idea che potrebbe non essere necessario dover rigenerare ogni singolo neurone all’interno di un sistema per ottenere un recupero significativo» aggiunge il ricercatore.

    Altri ricercatori hanno elogiato lo studio, pubblicato lunedì sulla rivista Nature Neuroscience. «Ritengo che lo studio rappresenti un significativo passo in avanti verso la possibilità di rigenerare realmente i nervi ottici» scrive il dott. Don Zack, prof. di Oftalmologia presso la Johns Hopkins University, studioso che non ha preso parte alla ricerca. Il prof. Zack sostiene inoltre che tale studio sia applicabile sugli esseri umani per riacquistare determinate funzionalità.


     

    Studi precedenti hanno suggerito che gli assoni — le lunghe braccia che si estendono dai neuroni e conducono i segnali — potrebbero in questo modo ricrescere ma lo studio condotto dai ricercatori di Stanford è il primo che dimostra l’entità della ricrescita e il ripristino della vista scrive il dott, Zack, condirettore del centro di medicina rigenerativa oculare Johns Hopkins. Lo studio mostra che un assone può ricrescere nella giusta direzione formando le connessioni necessarie per ripristinare una funzione. «Essenzialmente gli assoni possono ricordare la propria storia relativa allo sviluppo e trovare quindi la strada di casa, questo studio rappresenta una pietra miliare nel campo della rigenerazione neurale» scrive Huberman.

     

    Il team di Huberman ha anche scoperto un nuovo, duplice approccio per innescare questa rigenerazione. Non appena le cellule del sistema nervoso centrale di un mammifero raggiungono la maturità è come se avvenisse lo spegnimento di un interruttore, la crescita si blocca e le cellule non ricrescono più. I ricercatori hanno utilizzato la manipolazione genetica per accendere questo interruttore — attivando il cosiddetto target della rapamicina nei mammiferi (mammalian target of rapamycin, mTOR) che aiuta a stimola la crescita e quindi hanno fatto lavorare l'occhio danneggiato mostrando al topo delle strisce ad alto contrasto in movimento.

    «Quando abbiamo combinato i due “trucchi” molecolari con l’attività elettrica abbiamo constatato il verificarsi di questo incredibile effetto sinergico» scrive Huberman. «I neuroni sono cresciuti 500 volte di più e molto più velocemente di quanto avviene normalmente» prosegue Huberman. Gli scienziati hanno trovato molto utile coprire l’occhio sano del topo per costringerlo a guardare le strisce soltanto con l’occhio danneggiato, una modalità simile a quella che si utilizza in un bambino che ha il cosiddetto occhio pigro forzandolo a utilizzare solo l'occhio più debole.

     

    La stimolazione delle rigenerazione delle cellule cerebrali è avvenuta tramite l’uso combinato dell’attivazione della crescita e degli esercizi visivi, quindi ha senso che per ottenere la rigenerazione siano necessari entrambi questi fattori, scrive Russell Van Gelder, professore di Oftalmologia presso l'Università di Washington che non ha partecipato allo studio di Huberman.

    «I risultati sembrano indicare che la comunicazione tra il cervello e l'occhio che si stabilisce durante lo sviluppo di un organismo può essere riavviata attraverso una combinazione di appropriati fattori di crescita per le cellule della retina e un modello di attività che il cervello può utilizzare in qualche modo».

     

    il dott. Zhigang He, uno dei co-autori dello studio e neurologo presso l'ospedale pediatrico di Boston, afferma di non essere sorpreso del fatto che non sia possibile rigenerare le cellule cerebrali tramite un processo semplice. «Se ci fermiamo a riflettere su quanto è accaduto nella medicina negli ultimi 50 anni» scrive il ricercatore, «quasi tutti i trattamenti efficaci non sono costituiti da singoli trattamenti ma sono una combinazione di più terapie. Sono convinto che anche nel nostro campo la tendenza sarà questa".

    I ricercatori hanno acceso gli interruttori della crescita delle cellule dei topi attraverso una terapia genica mirata, veicolata da un virus, ma secondo il dott. Zhigang, potrebbero esserci modi alternativi più semplici — come le pillole — per ottenere lo stesso risultato nelle persone. Il ricercatore sostiene inoltre che un simile approccio duale non è ancora pronto per l'uso su pazienti umani, sostanzialmente le cellule retiniche umane dovrebbero crescere molto di più rispetto a quelle di un topo per ripristinare la vista. «Il nervo ottico umano dovrebbe rigenerarsi non sulla scala di millimetri, ma sulla scala di centimetri», spiega Zhigang.

    Il team di scienziati di Stanford è stato in grado di ottenere questo importante risultato in parte grazie al lavoro svolto in precedenza da Huberman, il ricercatore ha infatti trascorso diversi anni nello sviluppare modi per identificare e contrassegnare i diversi tipi di cellule presenti nel sistema visivo. Altri studi hanno dimostrato un certo grado di ricrescita, ma questa ricerca è stata in grado di misurare l’entità della rigenerazione e tracciare degli specifici target per la prima volta. «Questo dimostra come lo sviluppo di strumenti in anticipo sui tempi possa essere davvero potente» scrive Zack.

    I ricercatori dovranno continuare ad esplorare i punti di forza e di debolezza dell'approccio per capire come utilizzarlo sugli esseri umani. Prima di questo studio, quando si trattavano casi di danni ai nervi della retina o ad altre cellule del cervello, «non era possibile fare nulla». «Adesso, possiamo già pensare a quale tipo di paziente potrebbe avere maggiori probabilità di trarre beneficio da un trattamento simile» sostiene Zack.

    Huberman spera che tra alcuni anni lo studio potrebbe aiutare le persone affette da glaucoma precoce evitando la degenerazione che porta alla cecità.

    In futuro grazie al lavoro svolto dai ricercatori di Stanford altre cellule del cervello potrebbero essere forzate ad autoripararsi, scrive Huberman.

     

    Riferimenti:

    Neural activity promotes long-distance, target-specific regeneration of adult retinal axons
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