NOTCH INDUCE LA SCELTA
NEURALE E PRECLUDE LE ALTRE
La conoscenza di tutti i meccanismi molecolari che portano una cellula indifferenziata totipotente a diventare un neurone, costituisce un obiettivo ambizioso per la neurobiologia dello sviluppo, per raggiungere il quale saranno necessari ancora molti anni di ricerca. Intanto, manipolando cellule nelle primissime fasi di evoluzione, si riesce ad indirizzarne il percorso differenziativo verso la tipologia neuronica. In questo modo, sebbene si agisca in gran parte al buio rispetto ai meccanismi molecolari, si creano condizioni favorevoli per poterli individuare. Questa manipolazione, che prende il nome di induzione neurale, è l’oggetto dei protocolli che si impiegano per produrre popolazioni di cellule nervose, il cui uso ha uno spettro che va dalla creazione di modelli di malattia alla simulazione di funzioni normalmente svolte in vivo, dalla sperimentazione di farmaci a quella di terapie in cui si rimpiazzano cellule danneggiate o distrutte.
Sono numerosi i protocolli in uso per indurre cellule staminali embrionarie a diventare neuroni, ma nessuno di essi consente di produrre popolazioni cellulari pure, anzi, alcune di tali procedure si sono rivelate deludenti perché consentono lo sviluppo di una percentuale molto bassa di cellule nervose utilizzabili.
Un problema di grande attualità è, dunque, l’individuazione
dei fattori che promuovono il conferimento del vincolo neurale nello sviluppo
cellulare. Un team guidato da Austin Smith sembra aver identificato uno
di questi fattori (Lowell S., et al. Notch promotes neural lineage
entry by pluripotent embryonic stem cells. PloS Biol. 4 (5): e121,
2006).
In precedenza lo stesso gruppo di ricerca aveva definito le condizioni per ottenere la conversione in neuroni del 60%-70% di staminali embrionarie in coltura, ed aveva osservato ed interpretato un fenomeno interessante: le cellule nervose e non-nervose si sviluppano fianco a fianco nella stessa colonia, invece che in colonie separate, suggerendo che l’interazione cellula-cellula possa regolare la specificazione neurale.
Poiché è noto che Notch, importante fattore di sviluppo, media le decisioni sul destino cellulare attraverso la comunicazione cellula-cellula in molti tessuti, Smith e collaboratori ne hanno ipotizzato un coinvolgimento (si veda su Notch: Note e Notizie 10-06-06 Alzheimer, lo stato dell’arte in un incontro di BM&L, dove si parla della γ-secretasi). Per accertare la partecipazione di Notch alla differenziazione neurale, hanno modificato geneticamente delle cellule staminali embrionarie in modo che esprimessero in eccesso la forma attiva intracellulare di Notch (NotchIC). Queste cellule (R26NotchIC) si comportano come se avessero la segnalazione Notch costantemente attivata, perché l’esito dell’attivazione consiste proprio nella formazione del frammento intracellulare.
La coltivazione delle staminali embrionarie R26NotchIC ha dato un esito straordinario: intorno al 90% diventavano neuroni.
Ma le differenze fra le staminali transgeniche simulanti la stimolazione Notch e quelle normali non si limitano a tanto. Nella coltura di controllo -come in tutti gli altri esperimenti precedenti con le comuni cellule embrionarie- un 10-20% si differenzia in altre linee cellulari, invece le R26NotchIC in coltura divengono solo cellule nervose e, per meno del 10%, rimangono indifferenziate. Evidentemente Notch non solo determina il destino neurale, ma preclude la differenziazione in linee cellulari alternative.
Anche se i risultati di questo studio rappresentano solo un piccolo contributo alla conoscenza dei meccanismi molecolari che consentono ad una cellula staminale di assumere le caratteristiche morfo-funzionali dei neuroni, e la via da percorrere per avere un quadro preciso degli eventi differenziativi appare lunga e non bene definita, si può affermare che la dimostrazione del ruolo di Notch nell’induzione neurale sia un risultato importante che avrà immediate conseguenze applicative.
L’immagine presentata sulla “home page” italiana,
che mostra neuroblasti umani originanti da cellule staminali embrionarie in
coltura, è tratta dalla collezione di BM&L-International ed è stata
realizzata a scopo illustrativo mediante l’elaborazione grafica di un originale
di Nicole Cardon.