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Martin Kampmann, PhD (UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA – SAN FRANCISCO)
La scoperta di come spostare le cellule cerebrali danneggiate da uno stato malato a uno sano presenta un potenziale nuovo percorso per il trattamento dell’Alzheimer e di altre forme di demenza, secondo un nuovo studio condotto da ricercatori dell’UC San Francisco.
La ricerca si concentra sulla microglia, cellule che stabilizzano il cervello eliminando i neuroni danneggiati e le placche proteiche spesso associate alla demenza e ad altre malattie del cervello.
Queste cellule sono poco studiate, nonostante sia noto che i loro cambiamenti svolgono un ruolo significativo nell’Alzheimer e in altre malattie del cervello, ha affermato Martin Kampmann, PhD , autore senior dello studio, pubblicato sul numero dell’11 agosto da Nature Neuroscience (https://www.nature.com/articles/s41593-022-01131-4).
“Ora, utilizzando un nuovo metodo CRISPR che abbiamo sviluppato, possiamo scoprire come controllare effettivamente queste microglia, per far sì che smettano di fare cose tossiche e tornino a svolgere i loro lavori di pulizia di vitale importanza”, ha affermato. “Questa capacità offre l’opportunità per un tipo completamente nuovo di approccio terapeutico”.
Sfruttare il sistema immunitario del cervello
La maggior parte dei geni noti per aumentare il rischio di malattia di Alzheimer agiscono attraverso le cellule microgliali. Pertanto, queste cellule hanno un impatto significativo sul modo in cui si manifestano tali malattie neurodegenerative, ha affermato Kampmann.
La microglia agisce come il sistema immunitario del cervello. Le cellule immunitarie ordinarie non possono attraversare la barriera ematoencefalica, quindi è compito della microglia sana eliminare i rifiuti e le tossine, mantenendo i neuroni funzionanti al meglio. Quando la microglia inizia a perdersi, il risultato può essere un’infiammazione cerebrale e danni ai neuroni e alle reti che formano.
In alcune condizioni, ad esempio, la microglia inizierà a rimuovere le sinapsi tra i neuroni. Sebbene questa sia una parte normale dello sviluppo del cervello nell’infanzia e nell’adolescenza di una persona, può avere effetti disastrosi nel cervello adulto.
Negli ultimi cinque anni circa, molti studi hanno osservato e profilato questi diversi stati microgliali, ma non sono stati in grado di caratterizzare la genetica dietro di essi.
Kampmann e il suo team volevano identificare esattamente quali geni sono coinvolti in specifici stati di attività microgliale e come ciascuno di questi stati è regolato. Con questa conoscenza, potrebbero quindi attivare e disattivare i geni, riportando le cellule ribelli sulla strada giusta.
Dalla genomica avanzata al Santo Graal
Per portare a termine tale compito è stato necessario superare gli ostacoli fondamentali che hanno impedito ai ricercatori di controllare l’espressione genica in queste cellule. Ad esempio, le microglia sono molto resistenti alla tecnica CRISPR più comune, che prevede l’immissione del materiale genetico desiderato nella cellula utilizzando un virus per veicolarlo.
Per ovviare a questo, il team di Kampmann ha convinto le cellule staminali donate da volontari umani a diventare microglia e ha confermato che queste cellule funzionano come le loro normali controparti umane. Il team ha quindi sviluppato una nuova piattaforma che combina una forma di CRISPR, che consente ai ricercatori di attivare e disattivare i singoli geni, e che Kampmann ha contribuito in modo significativo allo sviluppo, con letture di dati che indicano funzioni e stati delle singole cellule della microglia.
Attraverso questa analisi, Kampmann e il suo team hanno individuato i geni che influenzano la capacità della cellula di sopravvivere e proliferare, quanto attivamente una cellula produce sostanze infiammatorie e quanto aggressivamente una cellula pota le sinapsi.
E poiché gli scienziati avevano determinato quali geni controllano tali attività, sono stati in grado di ripristinare i geni e riportare la cellula malata a uno stato sano.
Armato di questa nuova tecnica, Kampmann intende studiare come controllare gli stati rilevanti della microglia, prendendo di mira le cellule con molecole farmaceutiche esistenti e testandole in modelli preclinici. Spera di trovare molecole specifiche che agiscano sui geni necessari per riportare le cellule malate a uno stato sano.
Kampmann ha affermato che una volta che i geni giusti sono stati capovolti, è probabile che la microglia “riparata” riprenderà le proprie responsabilità, rimuovendo le placche associate alle malattie neurodegenerative e proteggendo le sinapsi piuttosto che smontarle.
“Il nostro studio fornisce un modello per un nuovo approccio al trattamento”, ha affermato. “È un po’ un Santo Graal.”