Un cervello trasparente per vedere la neurogenesi 

 

 

Alcuni anni fa, seduti su una panchina del Giardino di Boboli con la Canadese Lisa Wilson, si discuteva dei meccanismi di selezione nella maturazione della corteccia cerebrale. Ad un tratto lei disse: “Ci vorrebbe un cervello trasparente per vedere cosa esattamente accade all’interno di una struttura così complessa e densa di neuroni!”

Questo desiderio, proposto per gioco come paradosso in quanto irrealizzabile, sembra che oggi si possa soddisfare. Un pesce d’acqua dolce dei Ciprinidi, noto negli USA col nome di zebrafish per le sue strie, ha nello stadio embrionario un cervello perfettamente trasparente. Lyons e i suoi collaboratori (Lyons D. A. e coll. Monitoring neural progenitor fate through multiple rounds of division in an intact vertebrate brain. Development 130, 3427-3436, 2003) hanno deciso di sfruttare la trasparenza per studiare la neurogenesi in vivo. La possibilità di vedere direttamente cosa accada nel cervello di un vertebrato è subito apparsa come un’occasione unica ed estremamente stimolante. Infatti la maggior parte delle nostre attuali nozioni sui meccanismi di neurogenesi sono state desunte dallo studio di invertebrati, fra cui varie specie di vermi e il moscerino della frutta, Drosophila melanogaster.

I ricercatori si sono chiesti se la divisione cellulare asimmetrica, tanto importante negli invertebrati, avesse un ruolo nello sviluppo dell’encefalo dei vertebrati.

Per seguire il percorso maturativo delle cellule progenitrici dell’area proliferativa ventricolare le si è marcate con destrano fluorescente e si è impiegata, per l’osservazione degli embrioni vivi, una speciale tecnica di microscopia (confocal microscopy). Per seguire la nascita dei nuovi neuroni sono stati adoperati embrioni sottoposti ad un trattamento di ingegneria genetica che consente alle nuove cellule di esprimere, sotto il controllo del marker neuronale HuC, una proteina fluorescente di un bel colore verde.

I risultati sono stati davvero molto interessanti.

Come è noto, negli invertebrati la divisione cellulare asimmetrica è il meccanismo fondamentale per generare la diversità nelle popolazioni neuronali. Questo processo ha origine nella ripartizione diseguale nelle due cellule figlie delle molecole che determinano la differenziazione, così che una delle due si sviluppa caratterizzandosi in forma matura e l’altra continua ad assomigliare alla cellula madre. La cellula differenziata e quella indifferenziata continueranno, poi, a dividersi senza cambiamenti.

La divisione asimmetrica, negli embrioni di Lyons, era all’origine solo dell’11% dei neuroni, mentre nell’89% dei casi si verificava una successione mitotica più complessa ed interessante. Nella maggior parte delle mitosi, la prima divisione della cellula madre immatura dava luogo ad un neurone e ad una copia di sé che, però, immediatamente si divideva generando due neuroni. In altre parole, il processo avveniva in due fasi, la prima asimmetrica e la seconda simmetrica caratterizzata dalla scomparsa delle cellule progenitrici.

Questo studio su cervello embrionario trasparente ha anche rivelato un’altra curiosa particolarità, che senz’altro aprirà la strada a nuove conoscenze sui meccanismi di neuro-embriogenesi.

Sappiamo che la divisione cellulare asimmetrica negli invertebrati e nella retina dei vertebrati si svolge secondo un piano perpendicolare al neuroepitelio. I risultati in questo senso, finora tutti concordanti, avevano consolidato l’opinione che la proliferazione asimmetrica avvenisse sempre lungo una linea perpendicolare alla linea ideale passante per la fila basale di cellule neuroepiteliali. Lyons e collaboratori hanno trovato nel loro modello sperimentale una totale indipendenza del tipo di divisione, simmetrica o asimmetrica, dalla posizione parallela o perpendicolare al piano neuroepiteliale. Anzi, nell’area di proliferazione ventricolare hanno reperito la proporzione maggiore di divisioni asimmetriche su un piano parallelo. Se gli autori riusciranno a comprendere le ragioni di questo fenomeno in termini di meccanismi di sviluppo e le loro osservazioni saranno confermate, saremo in presenza di una  scoperta da non sottovalutare per comprendere i criteri con cui la selezione naturale ha scelto i processi più adatti per procedere nel lungo cammino filogenetico che va dal sistema nervoso dall’insetto all’encefalo umano.

Riassumendo si può dire che i risultati di questa ricerca indicano che la divisione asimmetrica esiste in un cervello di vertebrato, ha un ruolo quantitativamente minimo e, probabilmente, un valore diverso nel piano di sviluppo. Osserviamo che sarebbe interessante vedere se esistono cellule progenitrici, come negli insetti e nei vermi, che danno luogo a delle linee cellulari invarianti.

Questo modello di studio ci sembra davvero promettente ed i risultati di questa sperimentazione molto incoraggianti, per cui è facile prevedere che altre ricerche seguiranno questa traccia e le sorprese certo non mancheranno.  

 

BM&L-Settembre 2003