Marker
sierici cancellabili per il cervello
ROBERTO COLONNA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXII – 13 dicembre 2025.
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]
Lo studio e la valutazione dell’espressione
genica nel cervello sono possibili grazie a all’impiego di due strategie
particolari, una sola delle quali può essere adottata per verificare e
monitorare il fenomeno e le sue variazioni nel tempo: 1) il prelievo di tessuto
mediante il procedimento medico invasivo della biopsia; 2) prelievo di un
campione post-mortem e realizzazione di preparati ottenuti da cellule
cerebrali nella condizione in cui si trovavano al momento del decesso. Si
comprende perché l’indagine sullo stato e i cambiamenti dell’espressione genica
nel cervello non costituisca una pratica di routine clinica. Un’alternativa
per il monitoraggio del cervello – almeno in teoria – è costituita dai marker
sierici, ma la ragione per cui di fatto non la si considera una via praticabile
è che esistono veramente pochi marker e, allo stato attuale delle
conoscenze, non sarebbero di alcun aiuto. Senza contare che l’origine dei marker
sierici spesso non può essere localizzata in una specifica popolazione
cellulare, e il monitoraggio delle variazioni dinamiche nell’espressione genica
di tali popolazioni è compromesso dallo stesso fattore che consente la
rilevazione dei marker sierici: una lunga emivita nel siero.
Questi problemi sono stati
affrontati da Shirin Nouraein e colleghi in un modo
assolutamente originale, ossia introducendo un paradigma costituito
dall’incorporare un “identificativo modificabile” in un marker sierico
secreto, tale da poterlo modificare a richiesta per migliorare la rilevazione.
Ad esempio, scindere un marker con un’iniezione per accelerare la sua clearance
dal sangue può “resettare” il suo segnale di fondo, consentendo di osservare le
dinamiche altrimenti mutate della produzione del marker.
Gli autori dello studio
hanno provato l’utilità di questo paradigma con un sistema ben controllato di marker
sierici sintetici prodotti nel cervello ma trasferiti al sangue dove
possono essere agevolmente misurati. Questi “marker cancellabili”
lasciano il cervello ed hanno lunghe emivite sieriche – accrescendo la
sensibilità – ma possono essere cancellati per cogliere più sottili variazioni
dell’espressione genica cerebrale.
(Nouraein S. et al., Erasable serum markers
. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2511741122, 2025).La
provenienza degli autori è la seguente:
Department of Bioengineering, Rice University, Houston, TX (USA); Systems,
Synthetic, and Physical Biology Program, Rice University, Houston, TX (USA); Rice
Neuroengineering Initiative, Rice University, Houston, TX (USA); Department of Psychiatry
and Behavioral Sciences, Emory University, Atlanta, GA (USA); Division of
Cognitive and Developmental Neuroscience, Emory National Primate Research
Center, Atlanta, GA (USA).
Come già si è
detto, il monitoraggio del cervello mediante marker sierici si considera
una via poco praticabile per lo scarso numero di marker conosciuti, la
difficoltà di localizzarne l’origine in una popolazione cellulare e, infine,
perché la loro lunga emivita nel siero compromette lo studio delle
variazioni dinamiche dell’espressione genica delle popolazioni che le
esprimono. Shirin Nouraein e colleghi hanno
affrontato questi problemi mediante un nuovo paradigma che migliora la
sensibilità delle misure dei marker sierici, modificandoli con uno stimolo
chimico esterno. Come prova concettuale, i ricercatori hanno impiegato un sistema
ben controllato con 1) emivite conosciute; 2) livelli sierici regolabili.
Questo
sistema di marker rilasciati di attività (RMA) consente la misurazione
dell’espressione di transgeni nel cervello attraverso un semplice test
ematico. Gli RMA sono stabili nel sangue con un’emivita superiore alle 100 h e
possono rilevare espressioni di un numero selettivamente ristretto di neuroni –
fino a solo 12 – nel topo. La lunga emivita sierica di tali RMA genera anche
“segnali di fondo” (background signals)
rilevabili, quando questi marker sono usati per tracciare cambiamenti
temporanei nell’espressione genica.
Ingegnerizzando
a richiesta gli RMA cancellabili e iniettando una proteasi intravenosa, i
ricercatori hanno ridotto i segnali di fondo degli RMA di più di un ordine di
grandezza senza compromettere la sensibilità di rilevazione. Similmente a
precedenti iterazioni RMA, questo nuovo approccio ha dimostrato un aumento di
65.000 volte del loro segnale rispetto al livello di base, quando espresso in
una singola regione cerebrale, ma in questo caso migliorava anche il raggio di
rilevazione dinamica dei bassi livelli dell’attività di promotore che è
determinata dai livelli fisiologici di c-Fos.
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-13 dicembre 2025
www.brainmindlife.org
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