La differenziazione delle cellule nervose

La chiave del perfetto coordinamento con cui si differenziano le cellule nervose nel corso dello sviluppo del cervello è stata individuata da due gruppi di ricerca – uno diretto da Claude Desplan dlla New York University, l’altro diretto da Chris Doe dell’Università dell’Oregon a Eugene – che firmano altrettanti articoli pubblicati su “Nature”.

Lo sviluppo del cervello richiede la produzione di una vasta gamma di cellule nervose, sia neuroni che cellule gliali, a partire da un gruppo di cellule progenitrici relativamente piccolo. L’estrema complessità e delicatezza delle strutture generate richiede che le cellule staminali neurali siano dotate di un qualche sistema di informazione posizionale, una sorta “coordinate GPS” che permetta di stabilire di momento in momento quali tipi di cellule neuronali e gliali produrre e dove.

Il modo esatto con cui si sviluppa questa diversità è ancora in buona parte ignoto, anche se i dati disponibili indicano che queste cellule sfruttino qualche orologio biologico che fornisce le informazioni temporali indispensabili a un corretto e ordinato processo di differenziazione.
Utilizzando come modello il sistema nervoso centrale di Drosophila melanogaster, il comune moscerino della frutta, i due gruppi sono riusciti a identificare diverse cascate di proteine regolatorie che generano in un ordine definito una serie di cellule progenitrici neurali differenti che porta a un progressivo aumento delle dimensioni delle cellulle e della loro varietà.

In particolare, nel loro articolo Claude Desplan e colleghi si sono concentrati sullo sviluppo dei lobi ottici del cervello di Drosophila – una struttura che contiene circa 40.000 neuroni appartenenti a più di 70 tipi diversi – riuscendo a identificare i geni coinvolti e i cammini di controllo della progressione temporale di sviluppo di una delle due grandi classi di cellule nervose che presenti in questo insetto, quelle (dette di tipi I) che hanno origine dalle cellule figlie dei neuroblasti – come sono anche chianate le staminali embrionali neurali della moscerino della frutta – dopo una sola ulteriore divisione.

Nel secondo articolo Chris Doe e Omer A. Bayraktar descrivono invece come hanno tracciato parte dell’analogo percorso per le cellule nervose della seconda grande classe (di tipo II), ossia quelle che per arrivare al completo differenziamento richiedono un numero maggiore di divisioni delle cellule figlie dei neuroblasti. In questo caso i ricercatori hanno scoperto che l’esistenza di un “doppio orologio”, uno che scandisce a livello di neuroblasti la produzione di generazioni successive di cellule figlie, ciascuna delle quali ha quindi caratteristiche proprie, e uno che scandisce il tempo lungo ciascuna delle ramificazioni rappresentata da ogni singola generazione di cellule figlie.

Dato che le cellule progenitrici neurali di Drosophila somigliano fortemente a quelle nel cervello umano, l’identificazione degli schemi temporali di differenziazione nel moscerino può contribuire alla comprensione dello sviluppo della complessità neuronale della corteccia cerebrale dei mammiferi.