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Il cervello ha due origini distinte: cosa cambia per la SLA?
Un gruppo guidato da Stanford Medicine ha scoperto che la parte anteriore e quella posteriore del cervello derivano da popolazioni cellulari distinte fin dalle prime fasi dello sviluppo embrionale. Lo studio, pubblicato su Nature Neuroscience, mette in discussione il modello di un'unica origine e indica che il cervello riunisce due sistemi nervosi con percorsi evolutivi e developmentalmente separati. La scoperta ha inoltre permesso di produrre in laboratorio cellule finora difficili da ottenere, utili per studiare malattie come la sclerosi laterale amiotrofica.
Il prosencefalo comprende le regioni associate al linguaggio, al ragionamento astratto e alla coscienza. Il rombencefalo, situato posteriormente e comprendente strutture del tronco encefalico, controlla invece respirazione, battito cardiaco, sonno e fame. Alcuni suoi neuroni dirigono anche i muscoli del volto, della lingua e della gola coinvolti nella parola e nella deglutizione. Lo studio non sostiene che nell'adulto esistano due organi anatomici indipendenti, ma identifica due origini cellulari separate.
I ricercatori Carolyn Dundes e Rayyan Jokhai, co-primi autori del lavoro coordinato da Kyle Loh, hanno esaminato embrioni di topo durante la gastrulazione, quando comincia a definirsi la struttura fondamentale del corpo. Una popolazione di progenitori esprime il gene Otx2 ed è destinata a produrre prosencefalo e mesencefalo; una seconda esprime Gbx2 e genera il rombencefalo. Le due popolazioni sono rimaste separate, senza sovrapporsi, anche negli stadi più precoci analizzati.
La distinzione è emersa anche studiando la cromatina, il materiale che organizza il DNA e regola quali geni possono essere utilizzati dalla cellula. L'ectoderma neurale anteriore e quello posteriore presentavano configurazioni differenti, capaci di indirizzarli verso destini separati fin dall'inizio. Secondo gli autori, molti tentativi precedenti potrebbero essere falliti perché cercavano di trasformare progenitori anteriori in cellule posteriori che non erano biologicamente predisposti a produrre.
Partendo dalla nuova mappa dello sviluppo, il gruppo ha guidato cellule staminali pluripotenti umane verso la formazione di neuroni motori del rombencefalo. Le cellule ottenute generavano potenziali d'azione, cioè segnali elettrici caratteristici dei neuroni funzionali, e producevano proteine associate alle regioni posteriori che controllano i muscoli facciali e quelli necessari per deglutire.
Per la SLA, il risultato offre soprattutto un nuovo modello sperimentale: la malattia coinvolge sia le regioni anteriori sia quelle posteriori del cervello, dove specifici neuroni perdono progressivamente la propria funzione. Un danno ai circuiti che controllano deglutizione e respirazione può causare difficoltà nel nutrirsi, polmonite da aspirazione e insufficienza respiratoria. Lo stesso metodo potrebbe aiutare a studiare l'atrofia muscolare spinale, una grave malattia genetica infantile; non rappresenta però ancora una terapia per nessuna delle due patologie.
Il gruppo ha infine confrontato lo sviluppo nervoso lungo oltre 550 milioni di anni di evoluzione, trovando tracce della stessa separazione in specie come pollo e pesce zebra. La conservazione di questi programmi indica che la divisione tra sistema anteriore e posteriore precede di molto la comparsa del cervello umano e potrebbe essere una caratteristica fondamentale dell'organizzazione dei vertebrati.
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