Immagine: i ricercatori hanno esaminato l’attività dei geni in singole cellule dopo una lesione traumatica cerebrale (colonna di destra) e in condizioni di controllo (colonna di sinistra). Credit: immagine per gentile concessione di Drs. Gomez-Pinilla e Yang, Università della California, Los Angeles.
Il trauma cranico può avere effetti diffusi nel cervello, ma ora gli scienziati possono vedere in tempo reale come colpisce simultaneamente migliaia di singole cellule e geni nei topi. Questo approccio potrebbe portare a trattamenti precisi per il trauma cranico (TBI). Lo studio, riportato su Nature Communications, è stato supportato dall’Istituto nazionale di disordini neurologici e ictus (NINDS), parte dei National Institutes of Health.
“Invece di raggruppare le risposte in base alle categorie di cellule nel trauma cranico, ora possiamo vedere come le singole cellule di quei gruppi reagiscono alla lesione alla testa“, ha detto Patrick Bellgowan, program director NINDS.
I Professori dell’ Università della California Fernando Gomez-Pinilla e Xia Yang, insieme ai loro colleghi, hanno usato un nuovo metodo noto come Drop-seq per osservare da vicino le singole cellule cerebrali dell’ippocampo, una regione coinvolta nell’apprendimento e nella memoria, dopo il trauma cranico. Drop-seq consente di analizzare simultaneamente migliaia di cellule e geni. La sua creazione è stata in parte finanziata dall’Iniziativa Brain Research del NIH attraverso l’Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN).
“Questi strumenti ci forniscono una precisione senza precedenti per individuare esattamente quali cellule e geni possono essere target di nuove terapie“, ha affermato il Dr. Yang. “Un altro aspetto importante di questo studio è stata la natura altamente collaborativa e multidisciplinare del lavoro: molte persone, provenienti da diverse aree scientifiche, hanno reso possibile questo studio”.
In una serie di esperimenti, il team ha esaminato gli effetti del trauma cranico sull’attività di espressione genica nelle singole cellule. I ricercatori hanno scoperto che alcuni geni erano sovraregolati o sottoregolati in molti diversi tipi di cellule, suggerendo che questi geni possono svolgere ruoli importanti nel trauma cranico. Alcuni di questi geni sono anche noti per essere coinvolti in malattie, come il morbo di Alzheimer e possono aiutare a spiegare come il trauma cranico possa essere un fattore di rischio per altri disturbi. Ad esempio, i gruppi di Yang e Gomez-Pinilla hanno osservato un’attività alterata nei geni coinvolti nella regolazione della proteina amiloide, che si accumula nell’Alzheimer.
( Vedi anche:Una lesione cerebrale traumatica può colpire tutto il corpo).
In particolare, l’analisi genomica ha rivelato che l’attività del gene Ttr, che è coinvolto nel trasporto dell’ormone tiroideo e nello scavenging della proteina amiloide nel cervello, è aumentata in molte cellule dopo il trauma cranico, suggerendo che la via dell’ormone tiroideo potrebbe essere un potenziale bersaglio per la terapia. Le squadre di Gomez-Pinilla e Yang hanno trattato gli animali con tiroxina tiroidea (T4) 1 e 6 ore dopo la lesione cerebrale e hanno visto che gli animali si sono comportati molto meglio nello svolgimento dei compiti di apprendimento e memoria, rispetto agli animali che hanno ricevuto un placebo.
Il team ha identificato 15 cluster di cellule basate sull’attività genica, inclusi due cluster, denominati Unknown1 e Unknown2, le cui cellule non erano state descritte precedentemente nell’ippocampo. Ulteriori analisi di questi cluster hanno rivelato che le cellule del gruppo Unknown1 erano coinvolte nella crescita e nella migrazione cellulare e che le cellule di Unknown2 erano coinvolte nella differenziazione cellulare durante lo sviluppo. I risultati di questo studio rivelano anche che sebbene due cellule possano avere una struttura e una forma simili, le loro funzioni, come suggerito dall’analisi dell’attività genica, possono essere diverse.
“Ora conosciamo la vita segreta delle singole cellule, compreso il modo in cui si coordinano con le altre cellule e quanto vulnerabili sono a causa delle lesioni”, ha affermato la Dr.ssa Gomez-Pinilla. “Inoltre, vedere quali tipi di geni, inclusi i geni coinvolti nel metabolismo, sono stati coinvolti in molti tipi di cellule, aiuta a identificare i processi che possono essere critici nel trauma cranico”.
Studi futuri esamineranno come il trauma cranico colpisce le cellule in aree diverse dall’ippocampo. Inoltre, sono necessarie ulteriori ricerche per conoscere gli effetti a lungo termine del trauma cranico. L’analisi di singole cellule e geni può identificare potenziali terapie per questa condizione.
Fonte: EurekAlert
