Da astrociti a neuroni, una via per riparare le lesioni spinali

26/02/2014
Gli astrociti, le cellule che nel sistema nervoso occupano lo spazio tra i neuroni, possono essere convertiti in neuroni maturi in grado di stabilire nuove sinapsi e di sostituire parzialmente le cellule distrutte da un danno al midollo spinale. Lo ha dimostrato uno studio sui topi che apre una nuova strada per la sperimentazione di terapie per i danni spinali, anche se occorreranno decisi progressi sul numero di neuroni ottenuti e sulla loro funzionalità.
Come riparare una lesione spinale? E' una domanda a cui si cerca di rispondere da generazioni: quando il midollo spinale viene danneggiato, si verifica una distruzione irreversibile di neuroni, con la conseguente perdita della funzione motoria e sensoriale a valle del danno.

Un nuovo studio in vivo sui topi e pubblicato su “Nature Communications” a firma di Zhida Su del Texas Southwestern Medical Center a Dallas e colleghi della Second Military Medical University, dimostra ora l’efficacia di un metodo per “riprogrammare” particolari popolazioni di cellule, gli astrociti, inducendoli a convertirsi in neuroni maturi e a stabilire nuove sinapsi con altri neuroni, sostituendo parzialmente quell perduti in un danno spinale.

A differenza di alcune regioni del cervello, il midollo spinale manca della capacità di produrre nuovi neuroni nell'età adulta. Le ricerche sulla possibile riparazione di un danno spinale si sono quindi indirizzate, nella maggior parte dei casi, verso il trapianto di cellule staminali o di cellule già differenziate, con l’idea di sostituire le popolazioni di neuroni andate perdute.

Una delle strade più promettenti prevede il ricorso a cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), ottenute da cellule somatiche adulte che vengono spinte a ripercorrere all’indietro il cammino di differenziazione, fino alla pluripotenza. Da questo stato, i ricercatori sono in grado di ri-differenziare le staminali fino a ottenere la tipologia cellulare più adatta all'obiettivo terapeutico.

Le iPSC hanno due principali vantaggi: consentono di evitare sia le obiezioni bioetiche sull'uso di staminali embrionali, sia il problema del rigetto, poiché provengono dallo stesso paziente.

Recentemente, alcuni studi hanno mostrato che l’innesto di staminali neurali fetali o derivate da iPSC può superare i meccanismi che inibiscono la crescita neuronale, promuovendo la riparazione del midollo spinale. Questi risultati dimostrano chiaramente che le reti neurali nel midollo spinale dell'adulto possiedono in certa misura una plasticità strutturale.

In questa microfotografia di tessuto spinale di topo è ben evidente in giallo un astrocita nel processo di conversione in un neuroblasto e poi in neurone maturo (Cortesia Zhida Su)

Tuttavia, una potenziale terapia basata sul trapianto cellulare in  pazienti umani deve superare alcuni enormi ostacoli. In primo luogo, il tempo richiesto per preparare le cellule per un trapianto autologo è più lungo di quello tipico della finestra terapeutica ottimale. In secondo luogo, c'è la possibilità che si formi un tumore a partire dalle cellule staminali non ancora differenziate nell'ambiente del danno spinale. Infine, la procedura di trapianto induce un danno secondario al midollo spinale.

Una promettente alternativa è la riprogrammazione, grazie alla quale il destino di molte cellule somatiche può essere ridefinito in coltura mediante l'espressione forzata di pochi fattori di trascrizione, che regolano l'attivazione di specifici geni.

In questo studio, gli autori mostrano che la riprogrammazione può essere applicata anche in vivo e su cellule già presenti nel midollo spinale adulto, e in particolare sugli astrociti, le cellule che riempiono lo spazio tra i neuroni e hanno come compito principale la regolazione del contenuto chimico dello spazio extracellulare.

Con questa tecnica, gli astrociti possono essere convertiti in neuroblasti, cioè in neuroni immaturi, e poi in neuroni maturi, mediante l’iniezione di un virus che induce gli astrociti a esprimere un unico fattore di trascrizione, detto SOX2.

Nel corso della sperimentazione, la procedura è stata applicata ad alcuni topi appena dopo un danno spinale, consentendo la formazione di nuovi neuroni maturi, in grado di stabilire sinapsi con altri neuroni.

Il numero di neuroni ottenuti con questo approccio però è ancora limitato e il loro grado di funzionalità è sconosciuto. Serviranno dunque ulteriori sperimentazioni per confermarne la validità ed eventualmente per indirizzare su questa strada la ricerca sulla riparazione dei danni spinali.


Fonte: http://www.lescienze.it/news/2014/02/26/news/lesione_spinale_conversione_in_vivo_astrociti_neuroni-2026284/