Immagine: immunocolorazione dopo due settimane di differenziazione di cellule staminali neurali in neuroni. Credit: Neha Rani
I ricercatori di neuroscienze dell’Università della California a Santa Barbara, hanno identificato un gene critico per lo sviluppo del cervello umano ed hanno svelato come funziona.
Rispetto ad altri mammiferi, gli esseri umani hanno la corteccia cerebrale più grande. Un foglio di cellule cerebrali che si ripiega su se stesso più volte al fine di adattarsi all’interno del cranio, la corteccia è la sede delle funzioni superiori. E’ ciò che ci consente di pensare e di elaborare tutte le nostre percezioni sensoriali.
Gli scienziati si sono interrogati a lungo su quali meccanismi sono responsabili di questo sviluppo evolutivo.
Una nuova ricerca del Kosik Molecular and Cellular Neurobiology Lab alla UC Santa Barbara, ha individuato uno specifico acido ribonucleico non codificante (lncRNA – long non coding RNA) che regola lo sviluppo neurale (ND).
I risultati di questo studio appaiono sulla rivista Neuron .
“Questo lncND, come lo abbiamo chiamato, può essere trovato solo nel ramo dei primati che conduce agli esseri umani. Si tratta di un tratto di nucleotidi che non codifica una proteina”, hanno spiegato l’autore senior dello studio Kenneth S. Kosik e il Professor Harriman del Neuroscience Research UCSB’s, Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology dell’ Università della California. “Abbiamo dimostrato che lncND è “attivo” durante lo sviluppo e si spegne quando la cellula matura“.
L’autore della ricerca, Neha Rani, uno studioso postdottorato del laboratorio di Kosik, ha identificato diversi siti di legame su lncND per un altro tipo di RNA chiamato un microRNA, uno dei quali, chiamato microRNA-143, si lega ad lncND.
“Abbiamo scoperto che lncND potrebbe sequestrare questo microRNA e in tal modo regolare l’espressione del recettore Notch”, ha detto Rani. “Le proteine Notch sono regolatori molto importanti durante lo sviluppo neuronale. Essi sono coinvolte nella differenziazione delle cellule e nel destino delle cellule e sono fondamentali nel percorso dello sviluppo neurale”.
Kosik descrive lncND come una piattaforma che si lega a questi microRNA come una spugna. “Questo permette al recettore Notch di agire durante lo sviluppo del cervello”, ha spiegato il ricercatore.” Poi, quando il cervello matura, i livelli di lncND diminuiscono causando una diminuzione dei livelli di Notch. Questo lncND è un modo elegante per modificare i livelli di Notch in fretta”.
Per replicare questi risultati in coltura cellulare, Rani ha utilizzato cellule staminali umane per far crescere i neuroni in quello che viene chiamato un mini cervello. In questo tessuto cerebrale, il ricercatore ha identificato una sottopopolazione – cellule gliali radiali (le cellule staminali neuronali) e altri progenitori neurali – responsabile della produzione di lncND. Ma i ricercatori hanno voluto osservare le cellule gliali radiali direttamente dal tessuto cerebrale umano. In collaborazione con colleghi del Developmental & Stem Cell Biology della UC di San Francisco School of Medicine, gli scienziati hanno trovato lncND nelle cellule precursori neurali, ma non nei neuroni maturi.
Per dimostrare che lncND stava davvero facendo qualcosa di funzionale, il team della UCSF ha introdotto lncND nel cervello del feto di un topo in gestazione. L’etichettatura fluorescente verde della proteina ha permesso ai ricercatori di vedere il modello di sviluppo precoce e dimostrare che lncND, che normalmente non è presente nei topi poichè è presente solo in alcuni primati compresi gli esseri umani, ha avuto un effetto funzionale nello sviluppo del cervello.
“Quando abbiamo sovraespresso lncND nel feto di topo, in realtà è stato colpito lo sviluppo del cervello nel modo previsto”, ha detto Kosik. “Il modello di sviluppo precoce è stato spostato verso altre cellule precursori, anche se il topo non produce lncND”.
Secondo Kosik, questo lavoro non identifica solo un gene molto critico per lo sviluppo del cervello umano, ma offre anche un indizio su un componente che probabilmente ha contribuito all’espansione del cervello negli esseri umani. “Abbiamo dimostrato che lncND gioca un ruolo chiave nell’espansione del cervello umano e già questo è emozionante”, ha detto Rani. “Un altro aspetto interessante di questo lavoro è che lncND sembra aiutare a regolare la via di sviluppo del segnale di Notch”.
Fonte: UCSB
