Rapporto tra geni e proiezioni identificato con BARseq2

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 22 maggio 2021.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

La neurogenetica fornisce una mole considerevole di dati e indicazioni, soprattutto in termini di alleli di rischio patologico e di espressione genica correlata allo sviluppo del sistema nervoso; tuttavia, solo una parte limitata di queste informazioni si traduce nella comprensione dei modi in cui il livello genetico determina o influenza i fenomeni neurobiologici studiati, particolarmente quelli che riguardano struttura e funzioni di sistemi neuronici, circuiti e reti. Nello studio della patogenesi di numerose malattie e nel lungo e faticoso percorso di decodifica delle basi neurofisiologiche dei processi neuropsichici sarebbe di grande aiuto conoscere, ad esempio, il contrassegno molecolare in termini di espressione genica delle fibre neuroniche che compongono i particolari fasci assonici di connessione tra nuclei e aree del cervello. La questione, spesso considerata esclusivamente sul versante tecnico delle problematiche che impediscono questo approdo conoscitivo, ha un’implicazione notevole in termini teorici e concettuali.

Infatti, come ha sostenuto da decenni il nostro presidente, un possibile filo di Arianna per uscire dal labirinto dei sistemi neuronici del nostro encefalo è la comprensione della logica molecolare alla base dei circuiti del nostro encefalo, quale parte della logica naturale evoluzionistica che fonda ogni aspetto della nostra biologia.

I principali errori compiuti in passato e spesso anche in epoca recente – e da noi rilevati e discussi – nella formulazione di ipotesi funzionali alla base di processi psichici sono dovuti al presumere una logica non biologica nell’organizzazione funzionale del cervello, attribuendogli ingenue compartimentazioni per macrofunzioni individuate con criteri culturali, psicologici o intuitivi. In tal modo, riproducendo nelle deduzioni sulle scansioni della risonanza magnetica nucleare funzionale (RMNF o fMRI, da functional magnetic resonance imaging) il ragionamento di localizzazione degli antichi frenologi che consideravano, come i fautori dell’organologia, le aree corticali specializzate quali organi separati, hanno dato luogo a una nuova frenologia del terzo millennio[1]. Passato il vento di quella follia, come si dice per le mode più astruse, anche i nuovi fautori della localizzazione sono ritornati ad affrontare la realtà complessa del cervello.

Probabilmente alcuni grandi problemi delle neuroscienze quali la decodifica del cosiddetto “codice neurale”, la base biologica dei diversi livelli di astrazione del pensiero, i differenti linguaggi impiegati nel cervello per la comunicazione fra i sistemi di neuroni, dai piccoli gruppi alle reti globali, sono accomunati dal fatto che non siamo ancora riusciti a comprenderne la logica biologica.

Un primo passo sulla via di questa comprensione può essere la definizione del contrassegno molecolare in termini di espressione genica dei fasci di fibre di proiezione neuronici. Yu-Chi Sun e colleghi hanno messo a punto una nuova tecnica che consente di definire questo rapporto.

(Sun Y-C. et al., Integrating barcoded neuroanatomy with spatial transcriptional profiling enables identification of gene correlates of projections. Nature Neuroscience – Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-021-00842-4, 2021).

La provenienza degli autori è la seguente: Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York (USA).

L’identificazione dello specifico profilo molecolare delle proiezioni neuroniche richiede un’elevata e completa indagine tanto dell’espressione genica quanto delle proiezioni a numerosi bersagli nelle stesse cellule, al livello cellulare di risoluzione. Una simile impresa non può essere compiuta con i mezzi di cui si dispone attualmente, in particolare con gli strumenti tecnologici impiegati in questa branca della ricerca. Yu-Chi Sun e colleghi hanno presentato, nello studio qui recensito, una nuova tecnica denominata BARseq2 e in grado di superare i limiti attuali.

BARseq2 può simultaneamente mappare le proiezioni neuroniche e rilevare l’espressione genica mediante sequenziamento in situ.

I ricercatori hanno impiegato il nuovo sistema determinando in due regioni corticali del topo, la corteccia motoria e la corteccia uditiva quale prototipo di area sensoriale, l’espressione di caderine e di marker del tipo cellulare in 29.933 cellule e le proiezioni di 3.164 neuroni. Associando l’espressione genica e le proiezioni in 1.349 neuroni è stato possibile rilevare la condivisione di caderine distintive tra proiezioni omologhe tra le due aree corticali. Queste caderine erano arricchite per numerose branche della tassonomia trascrittomica.

Correlando l’espressione multi-genica con le proiezioni a numerosi e differenti bersagli post-sinaptici in singoli neuroni con alta capacità di trasmissione, BARseq2 fornisce una potenziale via per la scoperta della logica molecolare sottostante i circuiti neuronici del cervello.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Roberto Colonna

BM&L-22 maggio 2021

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Si veda: Note e Notizie 27-05-05 Una nuova frenologia con la risonanza magnetica funzionale?