Gli ingegneri dell’Università della California di San Diego hanno scoperto che alcune cellule cerebrali invecchiano più rapidamente di altre e sono sproporzionatamente abbondanti negli individui affetti dal morbo di Alzheimer. Inoltre, i ricercatori hanno osservato differenze sesso-specifiche nel processo di invecchiamento di alcune cellule cerebrali, con la corteccia femminile che mostra un rapporto più elevato tra oligodendrociti “vecchi” e neuroni “vecchi” rispetto alla corteccia maschile.

 

Gli ingegneri dell’Università della California di San Diego hanno scoperto che alcune cellule cerebrali invecchiano più rapidamente di altre e sono sproporzionatamente abbondanti negli individui affetti dal morbo di Alzheimer.

Inoltre, i ricercatori hanno osservato differenze sesso-specifiche nel processo di invecchiamento di alcune cellule cerebrali, con la corteccia femminile che mostra un rapporto più elevato tra oligodendrociti “vecchi” e neuroni “vecchi” rispetto alla corteccia maschile.

Le scoperte sono state rese possibili da una nuova tecnica chiamata MUSIC (mappatura dell’interazione dell’acido multinucleico in singole cellule), che consente ai ricercatori di sbirciare all’interno delle singole cellule cerebrali e mappare le interazioni tra la cromatina, che è la forma strettamente arrotolata del DNA, e l’RNA.

Questa tecnica consente ai ricercatori di visualizzare queste interazioni a risoluzione di una singola cellula, nonché di studiare come influenzano l’espressione genica.

Il lavoro è dettagliato in un articolo pubblicato su Nature.

“MUSIC è uno strumento potente che può permetterci di scavare più a fondo nelle complessità della malattia di Alzheimer”, ha detto l’autore senior dello studio Sheng Zhong, professore presso il Dipartimento di Bioingegneria Shu Chien-Gene Lay presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering.

“La tecnologia ha il potenziale per aiutarci a scoprire nuovi meccanismi molecolari alla base della patologia di Alzheimer, che potrebbero aprire la strada a interventi terapeutici più mirati e migliori risultati per i pazienti”.

Il cervello umano ospita una complessa rete di cellule che comunicano e interagiscono in modi intricati. All’interno di ciascuna di queste cellule si trova un’interazione dinamica di componenti genetiche, tra cui la cromatina e l’RNA, che dettano le funzioni cellulari cruciali.

Man mano che le cellule cerebrali crescono e invecchiano, queste interazioni tra cromatina e RNA cambiano.

E all’interno di ogni cellula, questi complessi possono variare ampiamente, specialmente nelle cellule mature.

Tuttavia, svelare le sfumature di queste interazioni è rimasta una sfida formidabile.

MUSIC è uno strumento all’avanguardia che offre una finestra sul funzionamento interno delle singole cellule cerebrali.

Utilizzando MUSIC, il team di Zhong ha analizzato campioni cerebrali post-mortem, in particolare tessuti della corteccia frontale umana, ottenuti da 14 donatori di età pari o superiore a 59 anni, alcuni con malattia di Alzheimer e altri senza.

Hanno scoperto che diversi tipi di cellule cerebrali mostravano modelli distinti di interazioni tra cromatina e RNA.

È interessante notare che le cellule con meno interazioni cromatiche a corto raggio tendevano a mostrare segni di invecchiamento e malattia di Alzheimer.

“Con questa tecnologia trasformativa a singola cellula, abbiamo scoperto che alcune cellule cerebrali sono ‘più vecchie’ di altre”, ha detto Zhong. In particolare, gli individui con malattia di Alzheimer avevano una percentuale maggiore di queste cellule cerebrali più vecchie rispetto agli individui sani, ha spiegato.

I ricercatori affermano che la scoperta potrebbe aiutare nello sviluppo di nuovi trattamenti per il morbo di Alzheimer.

“Se potessimo identificare i geni disregolati in queste cellule invecchiate e comprendere le loro funzioni nella struttura locale della cromatina, potremmo anche identificare nuovi potenziali bersagli terapeutici”, ha detto il co-primo autore dello studio Xingzhao Wen, un dottorando in bioinformatica nel laboratorio di Zhong.

Lo studio ha anche scoperto differenze sesso-specifiche nell’invecchiamento delle cellule cerebrali. Nella corteccia dei topi femmine, i ricercatori hanno trovato un rapporto più elevato tra oligodendrociti invecchiati e neuroni invecchiati.

Gli oligodendrociti sono un tipo di cellula cerebrale che fornisce uno strato protettivo intorno ai neuroni.

Dato il loro ruolo fondamentale nel mantenimento della normale funzione cerebrale, una maggiore prevalenza di oligodendrociti invecchiati potrebbe potenzialmente esacerbare il declino cognitivo.

“La presenza sproporzionata di vecchi oligodendrociti nella corteccia femminile potrebbe gettare nuova luce sull’aumento dei rischi di disturbi neurodegenerativi e mentali osservati nelle donne”, ha detto Wen.

Successivamente, i ricercatori lavoreranno su un’ulteriore ottimizzazione di MUSIC in modo da poterla utilizzare per identificare i fattori, come i geni regolatori e i circuiti genici, responsabili dell’invecchiamento accelerato osservato in specifiche cellule cerebrali.

“Successivamente, elaboreremo strategie per impedire l’attività di questi geni o circuiti, nella speranza di mitigare l’invecchiamento cerebrale”, ha detto Zhong.