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Ricerche passate nel campo delle neuroscienze suggeriscono che tipi specifici di cellule possono contribuire allo sviluppo di disturbi psichiatrici, inclusa la schizofrenia. Tuttavia, identificare i tipi di cellule che possono svolgere un ruolo nella schizofrenia può essere piuttosto impegnativo, in particolare quando si utilizzano alcune delle tecniche più convenzionali per l’analisi del tessuto umano.
I ricercatori del Lieber Institute for Brain Development e dell’Astellas Research Institute of America hanno recentemente condotto nuovi studi sull’espressione genica in un importante tipo di neurone che potrebbe essere associato alla schizofrenia. Nel loro articolo, pubblicato su Nature Neuroscience, i ricercatori hanno profilato l’espressione genica in una regione del cervello che è stata trovata collegata alla schizofrenia, vale a dire il giro dentato dell’ippocampo.
Negli ultimi anni, lo stesso team di ricercatori ha condotto numerosi studi con l’obiettivo di comprendere meglio i correlati molecolari della schizofrenia analizzando il tessuto cerebrale umano raccolto post mortem. Questi esperimenti sono stati condotti sul tessuto cerebrale omogeneo, che contiene una miscela complessa di una varietà di tipi di cellule. Mentre hanno raccolto importanti intuizioni, l’uso del tessuto cerebrale omogeneo sembrava tutt’altro che ideale, in quanto rendeva più difficile concentrare le indagini su specifici tipi di cellule ipoteticamente associati ai segnali di espressione genica nella schizofrenia.
“Ricerche precedenti avevano coinvolto il giro dentato nella schizofrenia e questa sottoregione dell’ ippocampo ha un ruolo importante nella memoria”, ha detto a Medical Xpress Daniel Hoeppner, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio. “Nel nostro studio, abbiamo sfruttato il distinto aspetto morfologico dello strato cellulare granulare, usando la microdissezione laser per tagliare questo strato dal tessuto circostante dell’ippocampo”.
Il design sperimentale che i ricercatori hanno utilizzato nel loro recente lavoro presenta numerosi vantaggi importanti. Uno dei suoi punti di forza è che implica l’uso dei dati di sequenziamento dell’RNA (RNA-seq) da entrambi gli emisferi dello stesso cervello; la maggior parte della regione dell’ippocampo da un emisfero e lo strato cellulare granulare del giro dentale dall’altro.
Analizzando questi dati, i ricercatori sono stati in grado di identificare le firme di espressione genica specifiche dello strato cellulare granulare del giro dentato (DG-GCL) e altre che sembravano essere condivise con altre parti dell’ippocampo. Questi contrasti nella specificità cellulare di diverse parti dell’ippocampo sono state al centro delle analisi dei ricercatori.
“Da un punto di vista metodologico, molti ricercatori sono passati dal tessuto cerebrale omogeneo direttamente ai singoli nuclei usando il cosiddetto sequenziamento dell’RNA a singolo nucleo (snRNA-seq)“, ha detto a Thomas Xpress Thomas Hyde, un altro ricercatore coinvolto nello studio. “Tuttavia, questi metodi in evoluzione profilano ancora poco l’espressione genica, in particolare da popolazioni cellulari meno abbondanti. L’uso della microdissezione laser ci ha permesso di concentrarci su popolazioni di cellule morfologicamente o spazialmente definite e di utilizzare tecnologie di sequenziamento consolidate esistenti per profilare profondamente il loro trascittoma”.
Usando la microdissezione laser combinata con il sequenziamento dell’RNA, i ricercatori sono stati in grado di identificare una specificità cellulare molto maggiore per i geni presenti nei loci di rischio a livello di associazione (GWAS) rispetto a quelli caratterizzati in studi precedenti. In altre parole, i ricercatori hanno identificato i tipi di cellule e gli effetti genetici nella regione cerebrale DG-GCL che potrebbero essere associati al rischio di sviluppare la schizofrenia.
I ricercatori hanno identificato circa 9 milioni di caratteristiche dell’espressione genica nella DG-GCL, il 15% delle quali era unico in questa regione del cervello e assente in altre parti dell’ippocampo di massa. Questo 15% includeva 15 loci di espressione che erano stati precedentemente evidenziati come potenziali varianti del rischio di schizofrenia.
Analizzando questi risultati, i ricercatori sono stati in grado di svelare segnali genetici associati alla schizofrenia che non erano mai stati identificati prima, inclusa una ridotta espressione dei geni GRM3 e CACNA1C.
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“L’identificazione di nuove associazioni di geni a rischio specificamente nel giro dentato potrebbe in definitiva motivare esperimenti funzionali per generare neuroni di cellule granulari ippocampali da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) e alterare l’espressione di questi geni di rischio per comprendere meglio i meccanismi biologici di rischio“, ha spiegato Mitsuyuki Matsumoto, un altro ricercatore che ha effettuato lo studio, a MedicalXpress.
Questo recente rapporto evidenzia il vasto potenziale dell’utilizzo di strategie di campionamento mirate, come la microdissezione laser, per studiare specifici modelli cellulari nel cervello umano. I risultati raccolti da Hoeppner, Hyde, Matsumoto e dai loro colleghi forniscono anche nuove preziose informazioni sugli schemi di espressione genica che possono essere associati al rischio di sviluppare la schizofrenia.
“Il nostro lavoro suggerisce che tuffarsi più a fondo in specifici tipi di cellule del cervello umano potrebbe essere più fruttuoso per la scoperta di geni a rischio rispetto ad ulteriori regioni cerebrali di tessuto omogeneo”, ha detto Andrew Jaffe. “L’Istituto Lieber continuerà quindi a sviluppare strategie di microdissezione laser per delineare ulteriori popolazioni cellulari specifiche nel tessuto cerebrale post-mortem umano. Parallelamente, abbiamo sviluppato strategie per analisi di trascrittomica spaziale del tessuto cerebrale post-mortem umano e ora stiamo adattando questi approcci allo studio dell’ippocampo umano”.
Fonte: Nature
