(Cervello- Immagine: traiettorie di generazione dei neuroni. Credito: BGI Genomics).
Il primo stereo-seq di axolotl in assoluto offre nuove informazioni sulla rigenerazione del cervello.
A causa del suo aspetto distintivo e adorabile, l’axolotl Ambystoma mexicanum è un animale domestico popolare. A differenza di altre salamandre in metamorfosi, gli axolotl non superano mai il loro stadio larvale, giovanile, un tratto noto come neotenia. È anche riconosciuto per la sua capacità di rigenerare gli arti mancanti e altri tessuti tra cui cervello, midollo spinale, coda, pelle, arti, fegato, muscolo scheletrico, cuore, mascella superiore e inferiore e tessuti oculari come retina, cornea e cristallino.
I mammiferi, compreso l’uomo, sono quasi incapaci di ricostruire il tessuto danneggiato dopo una lesione cerebrale. Alcune specie, come pesci e axolotl, invece, possono ricostituire le regioni cerebrali ferite con nuovi neuroni.
Tipi di tessuto che l’axolotl può rigenerare come mostrato in rosso. Credito: Debuque e Godwin, 2016
La rigenerazione del cervello richiede il coordinamento di risposte complesse in un modo specifico del tempo e della regione. In un articolo pubblicato sulla copertina di Science, BGI Genomics, una società di genomica i suoi partner di ricerca, hanno utilizzato la tecnologia Stereo-seq per ricreare l’architettura cerebrale degli axolotl durante lo sviluppo e i processi rigenerativi a risoluzione unicellulare. L’esame dei geni e dei tipi cellulari che consentono agli axolotl di rinnovare i loro cervelli potrebbe portare a trattamenti migliori per lesioni gravi e sbloccare il potenziale di rigenerazione umana.
Immagini di rigenerazione cellulare in sette diversi punti temporali a seguito di un infortunio; l’immagine di controllo è a sinistra. Credito: BGI Genomics
Il team di ricerca ha raccolto campioni di axolotl da sei fasi di sviluppo e sette fasi di rigenerazione con i corrispondenti dati spazio/temporali Stereo-seq. Le sei fasi di sviluppo includono:
- La prima fase di alimentazione dopo la schiusa (fase 44)
- La fase di sviluppo degli arti anteriori (fase 54)
- La fase di sviluppo degli arti posteriori (fase 57)
- Fase giovanile
- Età adulta
- Metamorfosi
Attraverso lo studio sistematico dei tipi cellulari in vari stadi di sviluppo, i ricercatori hanno scoperto che durante la fase di sviluppo iniziale le cellule staminali neurali situate nella regione VZ sono difficili da distinguere tra i sottotipi e con sottotipi di cellule staminali neurali specializzate con caratteristiche regionali spaziali dall’adolescenza, quindi suggerendo che vari sottotipi possono avere funzioni diverse durante la rigenerazione.
Nella terza parte dello studio, i ricercatori hanno generato un gruppo di dati trascrittomici spaziali di sezioni di telencefalo che coprivano sette fasi rigenerative indotte da lesioni. Dopo 15 giorni, un nuovo sottotipo di cellule staminali neurali, reaEGC (cellule ependimogliali reattive), è apparso nell’area della ferita.
Axolotl: processi di sviluppo e rigenerazione del cervello. Credito: BGI Genomics
Il sottotipo chiave di cellule staminali neurali (reaEGC) coinvolto in questo processo è stato derivato dall’attivazione e dalla trasformazione di sottotipi di cellule staminali neurali quiescenti (wntEGC e sfrpEGC) vicino alla ferita dopo essere stati stimolati da una lesione.
Quali sono le somiglianze e le differenze tra la formazione dei neuroni durante lo sviluppo e la rigenerazione?
I ricercatori hanno scoperto un modello simile tra sviluppo e rigenerazione, che va dalle cellule staminali neurali alle cellule progenitrici, successivamente nei neuroni immaturi e infine nei neuroni maturi.
Distribuzione spaziale e temporale dello sviluppo cerebrale degli axolotl. Credito: BGI Genomics
Confrontando le caratteristiche molecolari dei due processi, i ricercatori hanno scoperto che il processo di formazione dei neuroni è molto simile durante la rigenerazione e lo sviluppo, indicando che la lesione induce le cellule staminali neurali a trasformarsi in uno stato di sviluppo ringiovanito per avviare il processo di rigenerazione.
Vedi anhe:Sinapsi elettriche: la materia oscura del cervello
“Il nostro team ha analizzato i tipi cellulari importanti nel processo di rigenerazione cerebrale degli axolotl e ha monitorato i cambiamenti nel suo lignaggio cellulare spaziale”, ha affermato il Dottor Xiaoyu Wei, il primo autore di questo articolo e ricercatore senior di BGI-Research. “Le dinamiche spaziotemporali dei tipi cellulari chiave rivelate da Stereo-seq ci forniscono un potente strumento per aprire nuove direzioni di ricerca nelle scienze della vita”.
L’autore corrispondente Xun Xu, Direttore delle scienze della vita presso BGI-Research, ha osservato che “In natura ci sono molte specie auto-rigeneranti e i meccanismi di rigenerazione sono piuttosto diversi. Con i metodi multi-omici, gli scienziati di tutto il mondo possono lavorare insieme in modo più sistematico”.
Riferimento: “Stereo-seq a cellula singola rivela cellule progenitrici indotte coinvolte nella rigenerazione cerebrale degli axolotl” di Xiaoyu Wei, Sulei Fu, Hanbo Li, Yang Liu, Shuai Wang, Weimin Feng, Yunzhi Yang, Xiawei Liu, Yan-Yun Zeng, Mengnan Cheng, Yiwei Lai, Xiaojie Qiu, Liang Wu, Nannan Zhang, Yujia Jiang, Jiangshan Xu, Xiaoshan Su, Cheng Peng, Lei Han, Wilson Pak-Kin Lou, Chuanyu Liu, Yue Yuan, Kailong Ma, Tao Yang, Xiangyu Pan, Shang Gao, Ao Chen, Miguel A. Esteban, Huanming Yang, Jian Wang, Guangyi Fan, Longqi Liu, Liang Chen, Xun Xu, Ji-Feng Fei e Ying Gu, è stato pubblicato il 2 settembre 2022, in Science.
Fonte: Science
