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Uomini e topi, differenze e similitudini nelle cellule cerebrali

(Reuters Health) – Le cellule del cervello dell’uomo e di quello del topo sono simili, ma si comportano in modo abbastanza diverso. Questa scoperta potrebbe spiegare, almeno in parte, perché i risultati di molti studi preclinici condotti sui roditori non si possono replicare negli esseri umani.

“È sorprendente che dopo 75 milioni di anni di evoluzione uomini e topi condividano lo stesso tipo di cellule della corteccia cerebrale. Migliaia di geni di queste cellule però si esprimono in modo diverso”, dice Trygve E. Bakken, dell’Allen Institute for Brain Science, a Seattle. “Pensavo che esistessero delle tipologie di cellule specifiche per ognuna delle due specie, invece le cellule sono rimaste le stesse ma si sono specializzate in modo diverso”.

Nell’articolo pubblicato da Nature, Bakken e colleghi sottolineano che i loro risultati mettono in evidenza “ la necessità di analizzare il cervello umano, oltre ai modelli animali”. E aggiungono che “l’entità delle differenze tra uomo e topo suggerisce che servirebbero analisi simili sui primati non umani strettamente correlati per studiare molti aspetti della struttura e della funzione del cervello umano”.

Lo studio
I ricercatori hanno usato una tecnica nota come single-nucleus RNA-sequencing – che consiste nell’analisi dell’RNA estratto dopo aver isolato i nuclei delle cellule – per classificare i tipi di cellule della circonvoluzione temporale media di otto cervelli di donatori. Hanno poi confrontato le caratteristiche di quelle cellule con quelle presenti nella corteccia cerebrale del topo.

Hanno identificato 75 tipi di cellule nel cervello umano, inclusi 45 tipi di neuroni inibitori, 24 tipi di neuroni eccitatori e sei tipi di cellule non neuronali. L’architettura cellulare e l’organizzazione trascrittomica sono state in gran parte conservate tra aree corticali e tra le specie.

Sono state invece osservate variazioni tra specie e tra regioni corticali a livello cellulare. Le famiglie di geni che si sono evoluti maggiormente includono i geni che codificano per recettori, per neurotrasmettitori, per canali ionici, per elementi di matrice extracellulare e per molecole di adesione cellulare.

È interessante notare che tra i geni che più divergono tra uomo e topo ci sono i recettori della serotonina, bersaglio di molti farmaci e sostanze stupefacenti.

Ciò mette in discussione “l’uso di modelli murini per molti disturbi neuropsichiatrici che coinvolgono la segnalazione della serotonina”. Secondo Bakken è cruciale comprendere le differenze tra cellule umane e murine per lo sviluppo di trattamenti più efficaci. “Questo ci consentirà di usare meglio i topi come organismo modello per malattie del cervello. Bisogna anche usare di più il tessuto umano per lo studio delle malattie dell’uomo, anche perché ora abbiamo gli strumenti per farlo regolarmente”.

I ricercatori stanno attualmente ampliando il loro lavoro, per caratterizzare i tipi di cellule umane e murine in tutte le aree del cervello con l’intenzione di “costruire una sorta di ‘tavola periodica’ dei tipi di cellule”.

Fonte: Nature 2019

Will Boggs

(Versione italiana Quotidiano Sanità/Popular Science)

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