Scoperti nel cervello rapporti clonali e fenotipici tra cellule
GIOVANNI ROSSI
NOTE E NOTIZIE - Anno XIX – 05 marzo 2022.
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]
Nel
cervello dei mammiferi una sottile lamina di progenitori neuroepiteliali
genera tutta la straordinaria gamma di cellule specializzate che crea la
meravigliosa e intricata architettura microscopica e macroscopica che impegnerà
ancora per centinaia di anni i ricercatori prima di essere del tutto decifrata[1]. Comprendere la “ragione neurobiologica” della
diversità cellulare strutturale e funzionale è un’impresa ardua: Camillo Golgi
con il suo metodo di impregnazione detta “colorazione nera” diede a Ramon y
Cajal, che ottenne a pari merito con lui il Premio Nobel, la possibilità di ricostruire al microscopio
il celeberrimo atlante del sistema nervoso centrale dell’uomo e dei vertebrati,
che costituì la prima grande disillusione, perché fece comprendere che la via
della morfologia da sola non avrebbe condotto molto lontano.
Da allora,
si sono sviluppate tutte le branche principali delle neuroscienze sperimentali,
dalla neurochimica alla neurocitologia, dalla
neurobiologia molecolare alla neurogenetica, dall’elettrofisiologia all’istofisiologia del “brainbow”, e
ciascuna ha fornito un contributo. Oggi sappiamo quanto sia complesso il
compito che attende la ricerca, ma si comincia a vedere la luce in fondo al
tunnel grazie alla trascrittomica che consente di rivelare l’identità molecolare
delle singole cellule, fornendo allo stesso tempo un connotato distintivo e un
suggerimento circa il ruolo svolto.
Un nuovo
studio, condotto sul topo da Michael Ratz e colleghi
coordinati da Jonas Frisén, ha impiegato la
trascrittomica di singole cellule combinata con la trascrittomica spaziale,
giungendo a risultati di notevole interesse.
(Ratz
M., Clonal relations in the mouse brain revealed
by single-cell and spatial transcriptomics. Nature
Neuroscience – Epub ahead
of print doi:10.1038/s41593-022-01011-x, 2022).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Cell and Molecular
Biology, Karolinska Institute, Stockholm (Svezia); Department
of Biochemistry and Biophysics, National Bioinformatics Infrastructure Sweden,
Science for Life Laboratory, Stockholm University, Solna (Svezia);
Science for Life Laboratory, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm (Svezia).
La
trascrittomica di singole cellule, nello studio del sistema nervoso centrale e
della composizione cellulare del cervello in particolare, ha
rivelato centinaia di tipi cellulari differenti in termini molecolari, ma se
e come queste peculiarità delle singole cellule costituiscano un
contrassegno di tipologia non è stato chiarito, in quanto non si conoscono i
rapporti fra queste tipi molecolari e le linee di sviluppo cellulare, che
portano dai progenitori alla differenziazione, ad esempio, in cellule
piramidali dell’ippocampo o della corteccia, in cellule di Purkinje del
cervelletto, in interneuroni a canestro, in astrociti del centro ovale di
Vieussens, in oligodendrociti dei fasci di proiezioni o in cellule microgliali
residenti. I risultati degli studi di trascrittomica finora condotti richiedono
perciò di essere interpretati in funzione del significato citologico e
istologico noto, e costituito dai rapporti della morfologia microscopica con le
dinamiche dell’ultrastruttura e con la fisiologia molecolare.
Jonas Frisén, Michael Ratz e colleghi, usando la trascrittomica di singole
cellule combinata con la trascrittomica spaziale, hanno mostrato il “codice a
barre” in vivo dei progenitori precoci per ottenere simultaneamente
il profilo fenotipico delle cellule e le relazioni clonali nel
cervello di topo.
Il paziente lavoro di ricostruzione di migliaia di
cloni nel neuroepitelio dell’ippocampo murino ha consentito ai ricercatori di
scoprire cellule progenitrici dal destino ristretto o, meglio,
indirizzato mediante limitazione delle potenzialità verso una linea cellulare di
differenziazione matura. Questa straordinaria ricostruzione clonale ha
consentito di rilevare e dimostrare l’origine della microglia: le cellule
microgliali sono derivate da pochi precursori mieloidi che si
espandono massicciamente per generare la vasta progenie che occupa tutto l’encefalo
con le modalità e le caratteristiche tradizionalmente studiate negli individui
adulti delle varie specie.
Un merito di questo studio è consistito nella
combinazione della trascrittomica spaziale con il barcoding
clonale, che ha consentito di sciogliere nodi, intrecci e intrichi delle linee
di sviluppo, così da permettere l’identificazione dei pattern migratori
di cellule fra loro collegate da rapporti clonali in sezioni di tessuto
cerebrale densamente etichettato.
L’approccio di Jonas Frisén,
Michael Ratz e colleghi consente accurate, estese, dense ed esaustive
ricostruzioni dei fenotipi cellulari e dei rapporti clonali al
livello di singole cellule e di tessuto, in singoli animali, e fornisce anche
una nuova modalità integrata per analizzare e conoscere l’architettura del
sistema nervoso centrale.
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”).
Giovanni
Rossi
BM&L-05 marzo 2022
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94098840484, come organizzazione scientifica e culturale non-profit.
[1] Una stima, basata sul ritmo delle
scoperte e sul presuntivo ammontare dei dati da acquisire, ha stimato in
passato il tempo necessario a decodificare in termini molecolari e cellulari l’organizzazione
delle reti del sistema nervoso centrale nell’ordine dei 300 anni (in S. Giaquinto
– comunicazione al Congresso Nazionale di Neuroriabilitazione Cognitiva presso
il San Raffaele Pisana in Roma, 2003).