Come scoprire i regolatori microgliali di stati patologici

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XIX – 01 ottobre 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]

 

Si moltiplicano quotidianamente gli studi che indagano la fisiopatologia della microglia e, dall’insieme dei risultati della ricerca degli anni recenti, sta emergendo per queste cellule un ruolo di operatori-chiave nelle malattie neurologiche. La conoscenza dei meccanismi sottostanti questo ruolo è ancora molto lacunosa e scarsamente definita, pertanto uno studio condotto da Mina Dräger e colleghi coordinati da Martin Kampmann, che ha mirato a stabilire le conseguenze funzionali delle perturbazioni genetiche nella microglia derivata da cellule staminali umane pluripotenti indotte (human iPSC), appare di notevole interesse.

Gli autori dello studio hanno presentato una piattaforma di screening per elucidare in modo sistematico le perturbazioni genetiche della microglia derivata da iPSC umane. Tale piattaforma si è dimostrata in grado di scoprire in modo sistematico i regolatori degli stati della microglia, consentendo la loro caratterizzazione funzionale e l’individuazione di specifici target terapeutici.

(Dräger N. M., et al., A CRISPRi/a platform in human iPSC-derived microglia uncovers regulators of disease states. Nature Neuroscience 25, 1149-1162, 2022 Epub ahead of print doi: 10.1038/s41593-022-01131-4, 2022).

La provenienza degli autori è la seguente: Institute for Neurodegenerative Disease, University of California at San Francisco, San Francisco, CA (USA); Department of Biochemistry and Biophysics, University of California at San Francisco, San Francisco, CA (USA); Medical Scientist Training Program, University of California at San Francisco, San Francisco, CA (USA); Biomedical Sciences Graduate Program, University of California at San Francisco, San Francisco, CA (USA); Department of Computer Science, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois (USA); Gladstone Institute of Neurological Disease, San Francisco, CA (USA); Center for Alzheimer’s and Related Dementias, National Institutes of Health (NIH), Bethesda, Maryland (USA).

Le cellule della microglia rappresentano un abbondante costituente cellulare, unico nel suo genere, del sistema nervoso centrale (SNC). Originando dai primitivi precursori mieloidi del sacco vitellino embrionario, popolano l’encefalo prima della chiusura evolutiva della barriera emato-encefalica (BBB, da blood brain barrier). Nel cervello adulto sono distribuite nelle varie regioni ad una densità di circa 6.000-8.000 cellule per mm3; costituiscono dal 5% al 15% di tutti gli elementi cellulari con alcune variazioni tipiche per regione e specie animale. In generale, sono descritte come il principale costituente del sistema immune innato del cervello che risponde a qualsiasi noxa patologica. Più di recente sono state scoperte funzioni della microglia che sembrano essere rilevanti per la fisiologia del cervello e che, in senso stretto, non sono in rapporto con la risposta immunologica, cioè ruoli della microglia indipendenti da quello immunitario.

Sono rilevanti e ancora oggetto di studio: 1) la sorveglianza delle funzioni cerebrali da parte della microglia ramificata; 2) i meccanismi di regolazione della motilità microgliale, del rigonfiamento e del riarrangiamento del citoscheletro; 3) i rapporti con la segnalazione purinergica; 4) il contributo della microglia alla formazione delle sinapsi e alla connettività neuronica; 5) i fattori rilasciati dalla microglia; 6) la microglia durante lo sviluppo.

Oggi alla microglia è riconosciuto il ruolo di pivotal cells che permanentemente controllano lo stato dell’attività cerebrale e, a questo fine, presentano le seguenti caratteristiche: a) sono distribuite in tutte le regioni cerebrali; b) sono fornite di una vasta gamma di recettori per neurotrasmettitori, fattori di crescita e citochine, per monitorare efficacemente la diversità dell’attività neurale durante lo sviluppo e nell’individuo adulto; c) l’attivazione dei loro recettori avviene rapidamente e si traduce in cambiamenti drastici delle funzioni del cervello.

Su questa base sono state definite le funzioni accertate e ipotetiche della microglia, per le quali si rimanda alle trattazioni specialistiche[1].

Martin Kampmann, Mina Dräger e colleghi hanno messo a punto un protocollo efficiente della durata di 8 giorni per la generazione di cellule simil-microgliali basato sull’espressione inducibile di 6 fattori di trascrizione. I ricercatori hanno stabilito l’interferenza CRISPR inducibile e l’attivazione in questo sistema, e hanno condotto tre screens o filtri sull’obiettivo del druggable genome. Si ricorda che il druggable genome è un set costituito nell’uomo da circa 3000 geni codificanti proteine, che si ritiene possano essere modulati con piccole molecole impiegate come farmaci sperimentali.

Questi tre filtri hanno rivelato geni controllanti la sopravvivenza della microglia, la sua attivazione e il processo di fagocitosi, inclusi geni associati alla neurodegenerazione.

Uno screen col sequenziamento di RNA da singola cellula come readout ha rivelato che queste cellule microgliali adottano uno spettro di stati rispecchianti quelli osservati nei cervelli umani e le ha identificate quali regolatrici di questi stati.

Uno stato associato a patologia, caratterizzato dall’espressione di osteopontina (SPP1), è stato selettivamente esaurito dall’inibizione di CSF1R (colony stimulating factor-1).

Dunque, la piattaforma di Mina Dräger e colleghi è in grado di individuare in modo sistematico i regolatori degli stati patologici della microglia, consentendo di caratterizzarli funzionalmente e di individuare gli specifici bersagli terapeutici.

 

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-01 ottobre 2022

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Cfr. Helmut Kettenmann Bruce R. Ransom, Neuroglia, pp. 605-648, Oxford University Press 2013.