Una ricerca ridefinisce il ruolo delle proteine ​​nello sviluppo delle cellule sensoriali spinali

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Immagine: aumentando la concentrazione di un certo tipo di BMP aumenta la produzione delle stesse categorie di interneuroni sensoriali (rosso e verde). 

Un recente studio condotto da Samantha Butler presso l’ Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research alla UCLA, ha ribaltato una convinzione comune su come una determinata classe di proteine ​​nel midollo spinale regola la formazione di cellule del sistema nervoso chiamate neuroni, durante lo sviluppo embrionale.

Lo studio è stato pubblicato nella rivista eLife, fondata in parte dall’Istituto medico Howard Hughes.

Le proteine ​​morfogenetiche dell’osso – note anche come BMP, svolgono un ruolo chiave nello sviluppo umano. Queste proteine, note anche come fattori di crescita, sono segnali che stimolano funzioni cellulari come la crescita, la proliferazione, la guarigione e la differenziazione. Nello sviluppo del midollo spinale umano, le BMP sono necessarie per la formazione dei neuroni.

Lo studio di Butler si è concentrato su una classe di neuroni chiamati interneuroni sensoriali che permettono a una persona di reagire all’ambiente.

“La comprensione dello sviluppo degli interneuroni sensoriali è rimasta ben al di là di quella di un’altra classe di neuroni – i cosiddetti motori neuroni – che controllano la capacità del corpo di muoversi”, ha dichiarato Butler, Professore associato di neurobiologia, membro del Centro Studi Broad Cell Stem Cell alla UCLA e autore senior dello studio. “Questa mancanza di comprensione confuta l’importanza della sensazione che è al centro dell’esperienza umana”.

Precedenti ricerche hanno suggerito che diverse concentrazioni di BMP sono correlate con la formazione di diverse categorie di interneuroni sensoriali. Si è pensato che una minore concentrazione di BMP comporterebbe lo sviluppo di una categoria di interneuroni sensoriali, mentre una maggiore concentrazione avrebbe portato ad una categoria diversa. La ricerca di Butler non ha trovato tuttavia, alcuna prova per sostenere questo modello.

Il gruppo di ricerca ha prima manipolato la concentrazione di BMP nel midollo spinale di un embrione di pollo ed ha trovato che un tipo specifico di BMP produce sempre categorie specifiche di interneuroni sensoriali, indipendentemente dalla sua concentrazione. Il team ha scoperto che aumentare la concentrazione di un certo tipo di BMP porta alla produzione di maggiori quantità degli stessi tipi di interneuroni sensoriali, ma non crea una categoria completamente diversa di interneuroni sensoriali.

La squadra ha poi applicato questi risultati a cellule staminali embrionali di topi in piatti di laboratorio ed ha trovato che aggiungendo specifici tipi di BMP, sono stati in grado di spingere le cellule staminali a creare due diverse categorie di interneuroni sensoriali spinali: gli interneuroni sensoriali spinali che crearono la sensazione della posizione del corpo nello spazio chiamata propriocezione, così come i movimenti del corpo che vengono attivati ​​dalla percezione sensoriale.

“Le lesioni e le malattie del sistema nervoso centrale sono particolarmente devastanti perché il cervello e il midollo spinale non sono in grado di rigenerarsi”, ha affermato Madeline Andrews, un ricercatore del laboratorio di Butler durante il periodo di questa ricerca e primo autore dello studio. “La sostituzione del tessuto danneggiato con interneuroni sensoriali derivati dalle cellule staminali è una promettente strategia terapeutica. La nostra ricerca, che fornisce le informazioni chiave su come gli interneuroni sensoriali si sviluppano naturalmente, ci porta un passo più vicino a questo obiettivo”.

La squadra di Butler ora prevede di applicare i propri risultati alle cellule staminali umane, nonché alle piattaforme per la sperimentazione di farmaci che mirano agli interneuroni sensoriali malati. I ricercatori  sperano inoltre di indagare sulla possibilità di utilizzare interneuroni sensoriali nelle terapie di ricambio cellulare che possono un giorno ripristinare la sensibilità nella paralisi.

Fonte: eLife


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