Esclusivo. Ingegneri della Duke University generano neuroni da tessuto connettivo con la tecnica CRISPR




 

NEURONI

Professor Charles Gersbach

di Cinzia Marchegiani

North Carolina (Stati Uniti) – Nella prestigiosa Duke University del North Carolina, i ricercatori hanno usato una rivoluzionaria nuova tecnica dell’ingegneria genetica denominata CRISPR, che riesce a convertire cellule isolate dal tessuto connettivo del topo direttamente nelle cellule neuronali.

Nel 2006, Shinya Yamanaka, professore presso l’Istituto di Frontier Medical Sciences presso l’Università di Kyoto, scoprì come ripristinare le cellule del tessuto connettivo adulte, chiamate fibroblasti, di nuovo in cellule staminali immature che possono differenziarsi in qualsiasi tipo di cellula. Per queste cellule staminali pluripotenti indotte Yamanaka, per la loro promessa nel campo della ricerca e della medicina, ha vinto il Premio Nobel per la medicina solo sei anni dopo .

OLTRE LE CELLULE PLURIPOTENTI INDOTTE I RICERCATORI HANNO SCOPERTO UN ALTRA TECNICA, LA CRISPR

Ma da allora, i ricercatori hanno scoperto altri modi per convertire le cellule tra i diversi tipi. Ciò è in gran parte fatto con l’introduzione di molte copie extra di geni “master switch” (interruttore generale) che producono le proteine che accendono intere reti genetiche responsabili della produzione di un particolare tipo di cellula.

Questi primi risultati indicano che le cellule neuronali appena convertite mostrano una conversione più completa e persistente rispetto al metodo in cui i nuovi geni sono permanentemente aggiunti al genoma. Queste cellule potrebbero essere utilizzati per modellare disturbi neurologici, alla scoperta di nuove terapie, lo sviluppo di farmaci personalizzati e, forse, in futuro, implementando la terapia cellulare.

Lo studio è stato pubblicato l’11 agosto 2016, nella rivista Cell Stem Cell

IL PROFESSOR CHARLES GERBACH SPIEGA LA POTENZA DI QUESTA STRAORDINARIA SCOPERTA: TESTARE NEURONI PER TRATTAMENTI FARMACOLOGICI CREANDOLI DALLA PELLE DEL MALATO




“Questa tecnica ha molte applicazioni per la scienza e la medicina. Ad esempio, potremmo avere un’idea generale di come i neuroni di molte persone risponderanno ad un farmaco, ma non sappiamo come i vostri particolari neuroni condizionati dalla genetica risponderanno”, ha detto Charles Gerbach, Professore di Ingegneria Biochimica e direttore del Center for Biomolecular and Tissue Engineering at Duke. “Prendere biopsie del cervello per fare la prova dei neuroni, non è possibile. Ma se potessimo prendere una cellula della pelle dal braccio, trasformarlo in un neurone, e poi trattare con varie combinazioni di farmaci, si potrebbe determinare una terapia personalizzata ottimale. “

LA SFIDA: GENERARE NEURONI STABILI CHE SEMBRANO VERI NEURONI DEL PAZIENTE

La sfida è la generazione efficace di neuroni che siano stabili e hanno una programmazione genetica che sembrano i tuoi veri neuroni“, dice Joshua Black, lo studente laureato nel laboratorio di Gersbach che ha guidato il lavoro. “Questo è stato un grande ostacolo in questo settore.”

 

Invece di utilizzare un virus per introdurre permanentemente nuove copie di geni esistenti, sarebbe desiderabile fornire un segnale temporaneo che cambia il tipo di cellula in modo stabile,” ha spiegato Joshua Black. “Tuttavia, facendo così in modo efficiente potrebbe richiedere di apportare modifiche molto specifici al programma genetico della cellula.”

Nel nuovo studio, Blacl, Gersbach, e altri colleghi hanno utilizzato la tecnica CRISPR per attivare con precisione i tre geni che producono naturalmente i fattori di trascrizione maestro che controllano il gene della rete neuronale, piuttosto che avere un virus che introduce copie extra di questi geni.

“Quando si trattano le cellule con ‘master switch’ realizzati dai virus, è possibile produrre cellule che si comportano come i neuroni”, ha detto Gersbach. “Ma se veramente sono diventati in modo autonomo il funzionamento dei neuroni, allora non dovrebbero richiedere la presenza continua di tale stimolo esterno.”

Gli esperimenti hanno dimostrato che la nuova tecnica CRISPR produce cellule neuronali con un programma epigenetica e i geni bersaglio e combaciano con i marker neuronali naturali presenti nel tessuto cerebrale del topo.

“I passi successivi – secondo Black – sono quelli di estendere il metodo alle cellule umane, aumentare l’efficienza della tecnica e cercare di eliminare altri ostacoli epigenetici in modo che possa essere applicata al modello particolari malattie”.

In futuro, possiamo immaginare di produrre i neuroni e  impiantare nel cervello per curare il morbo di Parkinson o altre malattie neurodegenerative“, ha detto Gersbach. Ma anche se servirà tempo Gerbach spiega:  “Si può fare molto con questo in laboratorio per aiutare a sviluppare terapie migliori“.

 


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