Per capire l'atrofia muscolare spinale, arriva il modello 3D

Mutazione genetica rara, colpisce soprattutto arti inferiori e sistema respiratorio e comporta la morte dei motoneuroni. Ma il processo che ne è alla base era sconosciuto fino ad oggi

di Redazione

bambino a visita pediatrica

Arriva da Singapore il nuovo modello cellulare tridimensionale derivato dalle cellule staminali dei pazienti che, affermano i ricercatori della National University di Singapore, “è in grado di imitare i motoneuroni dei pazienti con atrofia muscolare spinale (SMA) e può diventare uno strumento fisiologico migliore per studiare i meccanismi della malattia e individuare i candidati al trattamento”.

L’atrofia muscolare spinale (SMA) è una malattia rara che determina la morte dei motoneuroni, ovvero quei neuroni che trasportano i segnali dal sistema nervoso centrale ai muscoli, controllandone il movimento. Questa patologia si manifesta clinicamente con progressive debolezza ed atrofia muscolare, conseguenza della denervazione dei muscoli scheletrici, fino alla paralisi e, in alcuni case, alla morte. Colpisce 1 neonato su 10mila nati vivi.

Nella maggior parte dei casi, la SMA è causata da mutazioni nel gene SMN1 (circa il 95%), che portano ad un forte calo dei livelli di sopravvivenza della proteina Survival Motor Neuron (SMN). Sebbene questa proteina sia prodotta da molti tessuti corporei, resta da comprendere appieno perché i motoneuroni siano le cellule più gravemente colpite.

Sulla base di studi condotti su animali e sul fatto che l'insorgenza della SMA possa verificarsi nei primi mesi di vita, è statoipotizzato che la malattia possa essere anche un disordine dello sviluppo neurologico, “dove i motoneuroni nel midollo spinale non si formano correttamente, e quelli che sopravvivono degenerano rapidamente dopo la nascita”, spiegano gli autori del nuovo studio pubblicato su Cell Death & Disease “Cell cycle inhibitors protect motor neurons in an organoid model of Spinal Muscular Atrophy” intervistati da SMA News Today. Tuttavia questa ipotesi rimane controversa.

Ed è proprio cercando di dare risposta a queste domande che i ricercatori hanno sviluppato un modello cellulare di laboratorio che consentisse loro di studiare lo sviluppo e la neurodegenerazione dei motoneuroni nelle persone con SMA.

Il modello tridimensione

Questo modello tridimensionale, chiamato organoide neuronale spinale, è simile a quello in vivo dei motoneuroni del midollo spinale derivati da cellule staminali umane pluripotenti indotte (iPSC). Queste ultime derivano da cellule della pelle o del sangue che sono state riprogrammate in uno stato simile a quello delle cellule staminali, consentendo lo sviluppo di una fonte illimitata di qualunque tipo di cellula umana necessaria.

“Gli organoidi neuronali – spiegano i ricercatori - sono sistemi di coltura tridimensionale che danno una nuova forma ai processi di sviluppo e organizzazione del sistema nervoso centrale ed hanno un immenso potenziale per lo studio dello sviluppo neuronale umano”.

Gli organoidi neuronali spinali sono stati derivati da cellule staminali pluripotenti indotte prelevate da soggetti sani e persone con SMA. Dal confronto dello sviluppo dei motoneuroni nei soggetti sani con quelli dei pazienti con SMA, non sono state evidenziate alterazioni nella formazione delle cellule che fanno da precursori neuronali, né dei neuroni maturi, e questo, secondo i ricercatori, “evidenzia che la formazione dei motoneuroni nella SMA non è compromessa”.

La scoperta e le aspettative per il futuro

I motoneuroni della SMA sono morti rapidamente dopo il raggiungimento della maturità e, soprattutto, maggiore era la gravità della SMA dei donatori (tipo 1 e 2), maggiore era la gravità della perdita del motoneurone negli organoidi spinali. I ricercatori hanno anche esaminato più da vicino il processo di morte dei motoneuroni e hanno scoperto che quelli derivati dai pazienti con SMA hanno attivato la replicazione cellulare in modo anomaloSe la replicazione veniva, invece, bloccata trattando gli organoidi spinali con un la molecola pan-CDK inibitore, i motoneuroni della SMA vivevano significativamente più a lungo.

Questo ha confermato che gli organoidi neuronali sono adatti allo screening di potenziali farmaci e potrebbero essere considerati come una fase di screening aggiuntiva prima di passare ai test in vivo”, hanno concluso i ricercatori. Questi modelli 3D potrebbero anche riprodurre efficacemente lo spettro delle manifestazioni della SMA ed essere usati per studiare il modo in cui avviene la neurodegenerazione.