Il meccanismo che decide la fine delle staminali neuronali

I ricercatori del Sanford-Burnham Medical Research Institute in collaborazione con i ricercatori dell’Istituto Scientifico Universitario San Raffaele hanno scoperto che l’espressione di un gene chiamato Sox2 assicura la potenzialità delle staminali della cresta neurale a diventare neuroni del sistema nervoso periferico. I risultati, pubblicati sulla prestigiosa rivista Cell Stem Cell, potrebbero contribuire a migliorare le terapie contro le neurocristopatie, malattie causate da difetti nella cresta neurale.

All’inizio dello sviluppo embrionale, la cresta neurale – un gruppo transitorio di cellule staminali non ancora differenziate – dà luogo a parti del sistema nervoso e a diversi altri tessuti. Poco si conosce su cosa determini quali cellule differenziano in neuroni e quali in altri tipi cellulari.
Il team, guidato dal Dr. Alexey Terskikh del Sanford-Burnham Medical Research Institute (Sanford-Burnham) in collaborazione con il Dr Stefano Pluchino dell’INSPE- San Raffaele di Milano, ha recentemente scoperto che l’espressione di un gene chiamato Sox2 mantiene il potenziale delle cellule staminali della cresta neurale di differenziare in neuroni nel sistema nervoso periferico, dove si interfacciano con muscoli e altri organi. Gli importanti risultati di questo studio, pubblicati online il 5 Maggio dalla rivista Cell Stem Cell, potrebbero contribuire a migliorare le terapie contro le neurocristopatie, malattie causate da difetti nella cresta neurale o neuroni, che includono microftalmia e la sindrome di CHARGE.

Il gene Sox2 codifica per un fattore di trascrizione, un tipo di proteina che accende o spegne altri geni. Inoltre, Sox2 è uno dei due geni chiave che i ricercatori usano per generare cellule staminali pluripotenti indotte (iPSCs), in grado di differenziare in tutti i tipi di cellule per la ricerca e per potenziali applicazioni terapeutiche.
“In questo studio, abbiamo esaminato il ruolo di Sox2 nelle cellule del sistema nervoso periferico e abbiamo scoperto che questo gene è fondamentale per mantenere la multipotenza – la capacità di differenziarsi in diversi tipi di cellule del sistema nervoso periferico, inclusi neuroni e cellule gliali”, ha spiegato il dottor Terskikh, professore presso il centro del E. Webb Neuroscience, Aging and Stem Cell Research Center del Sanford-Burnham.
Utilizzando un modello di cellule staminali embrionali, il Dott. Terskikh e colleghi hanno mostrato che le cellule staminali nel sistema nervoso che si sta sviluppando, esprimono inizialmente Sox2, ma lo perdono nello stadio in cui esse sono considerate cellule migratorie della cresta neurale. Più tardi, quando le cellule staminali della cresta neurale si ri-aggregano in uno stadio successivo dello sviluppo, Sox2 viene espresso nuovamente solo da quelle cellule che diventeranno neuroni. Le staminali della cresta neurale che rimangono prive di Sox2 si differenziano in altri tipi di cellule ma non diventano mai neuroni.
Per determinare come Sox2 controlla questa fase nello sviluppo del sistema nervoso, i ricercatori hanno esaminato i geni su cui agisce.
Hanno scoperto che Sox2 accende neurogenina-1 e Mash-1, due geni che sostengono la sopravvivenza neuronale sia nel sistema nervoso centrale che in quello periferico.
“Se impediamo alle cellule staminali della cresta neurale di riesprimere Sox2, non otteniamo i neuroni. Se proviamo a forzare le cellule Sox2-deficienti a diventare neuroni, muoiono, ma possono facilmente dar luogo a cellule della glia o cellule della muscolatura liscia,” afferma il Dott. Terskikh. “Pensiamo che una funzione di Sox2 sia quella di mantenere le cellule multipotenti o pluripotenti per una ragione: differenziare in neuroni in momenti successivi dello sviluppo. Speriamo che questa scoperta possa essere utile per i ricercatori che studiano lo sviluppo della cresta neurale e la differenziazione delle cellule staminali “. Concorda il Dott. Stefano Pluchino, responsabile dell’Unità di Riparazione del Sistema nervoso centrale, dell’Istituto di Neurologia Sperimentale del San Raffaele di Milano: “Si tratta di una scoperta assolutamente rilevante che attribuisce un nuovo ruolo a Sox2 nella acquisizione di uno specifico destino cellulare da parte di cellule pluripotenti e permette di intravedere nuovi scenari nell’utilizzo delle cellule staminali pluripotenti (o pluripotenti indotte) per lo studio delle patologie ereditarie del sistema nervoso”.
La ricerca del Dr. Terskikh è stata supportata dal California Institute for Regenerative Medicine (CIRM). Co-autori di questo studio sono Flavio Cimadamore, Elena Giusto, Ksenia Gnedeva, Giulio Cattarossi, Amber Miller e Laurence M. Brill a Sanford-Burnham, Katherine Fishwick e Marianne Bronner-Fraser presso il California Institute of Technology e Stefano Pluchino presso l’Istituto di Neurologia Sperimentale, IRCCS San Raffaele Milano, in Italia.