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
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