Iavarone e Lasorella scoprono il meccanismo chiave con cui le staminali del cervello restano bambine o diventano adulte

È stato scoperto il meccanismo molecolare che permette alle cellule staminali del cervello di restare ‘aggrappate’ alla loro nicchia, dove restano sempre bambine, o di staccarsi per diventare adulte e differenziarsi in altri tipi di cellule: il risultato si deve a una ricerca coordinata dai ricercatori italiani Anna Lasorella e Antonio Iavarone del Columbia University Medical Center di New York che è stato pubblicato sulla rivista Nature Cell Biology.

La scoperta offre nuovi indizi sullo sviluppo normale e anomalo delle cellule del cervello e potrebbe aprire la porta a terapie rigenerative per le malattie neurologiche. Lo studio è importante anche per la ricerca sui tumori del cervello perché staminali normali e staminali del cancro condividono le stesse proprietà e funzioni.
Alla scoperta hanno preso parte anche altri tre ricercatori italiani, Francesco Niola, che è alla Columbia University grazie a una borsa di studio del Ministero Lavoro-Provincia Benevento, Mario Lauria e Diego Di Bernardo del Tigem (Telethon Institute of Genetics and Medicine) di Napoli.
Il lavoro si basa su precedenti studi i quali hanno mostrato che le cellule staminali risiedono in nicchie specializzate, o microambienti, che dove restano sempre bambine. 

“Da queste ricerche sappiamo che quando le staminali si staccano dalla loro nicchia perdono la loro identità di staminali e iniziano a differenziarsi in tipi specifici di cellule” ha osservato Iavarone.
“Tuttavia il meccanismo che regola l’interazione delle staminali con la loro nicchia era oscuro” ha spiegato Lasorella. 

Nel cervello, la nicchia delle staminali è situata in un’area adiacente alle cavità che contengono i liquidi del cervello. Le cellule staminali neuronali (Neural stem cells (NSCs)) nelle nicchie sono attentamente regolate in modo che, quando occorre, un numero di cellule bambine venga rilasciato per popolare specifiche aree del cervello, mentre una sufficiente provvista è mantenuta nella riserva. 

In precedenti studi Iavarone e Lasorella si erano concentrati su proteine chiamate Id (inibitori di differenziazione) che regolano varie proprietà delle staminali. Ora i due ricercatori hanno voluto comprendere come le proteine Id permettono alle staminali di mantenere la loro identità e restare bambine. I ricercatori hanno condotto il lavoro su topi transgenici nei quali le proteine Id sono state silenziate. In assenza delle proteine Id, i topi sono morti nell’arco di 24 ore dalla nascita. Nel loro cervello la capacità proliferative delle staminali si è notevolmente abbassata e, di conseguenza, la popolazione delle staminali si è ridotta. 

Gli studi delle staminali del cervello in questi topi hanno rivelato che le proteine Id regolano direttamente la produzione di una proteina chiamata Rap1GAP, che a sua volta controlla la proteina Rap1, un cosiddetto master regulators, ossia un gene chiave per l’adesione cellulare. I ricercatori hanno scoperto che il meccanismo Id-Rap1GAP-Rap1 è cruciale per l’adesione delle staminali del cervello alla loro nicchia e per il mantenimento delle staminali neuronali. “Potrebbero esserci altri meccanismi coinvolti ma noi pensiamo che questo sia il meccanismo chiave” ha detto Iavarone. “Ci sono buone ragioni per credere – ha aggiunto – che questo meccanismo funzioni anche in altri tipi di staminali e stiamo cercando di scoprirlo”. 

“Si tratta di una nuova idea” ha sottolineato Lasorella. “Prima di questi studi, l’opinione prevalente era che le staminali del cervello fossero regolate dai componenti della nicchia, come per esempio il rilascio di sostanze chimiche come le citochine. Tuttavia la scoperta suggerisce che l’identità delle staminali si basa su questo meccanismo”. 

Sono necessarie ulteriori ricerche prima che la scoperta possa avere applicazioni terapeutiche, ha osservato Iavarone. “Più studi mostrano – ha rilevato – che le staminali del cervello rispondono a danni come ischemie o malattie neurodegenerative. Se possiamo comprendere come manipolare il meccanismo che determina il destino delle staminali, in futuro potremmo essere abili a controllare le proprietà delle staminali del cervello per scopi terapeutici”. 

“Un altro aspetto – ha concluso Lasorella – è determinare se le proteine Id sono coinvolte anche nel mantenimento delle proprietà delle staminali del cancro del cervello. Infatti, staminali normali e staminali del cancro condividono proprietà e funzioni. Poiché le staminali del cancro sono difficili da trattare, identificare questi percorsi può guidare a terapie più efficaci contro i tumori maligni”.