Un modello in vitro per il Parkinson / An in vitro model for Parkinson

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Immagine al microscopio elettronico di neuroni / Image by electron microscope of neurons

Riprodotte in laboratorio le oscillazioni anomale dei segnali nervosi caratteristiche di questa malattia. Il risultato è stato ottenuto con cellule riprogrammate e potrebbe portare a test molto più rapidi per farmaci.

Nei pazienti con morbo di Parkinson, i neuroni che controllano il movimento mostrano anomale oscillazioni dei segnali nervosi. Proprio queste oscillazioni sono probabilmente la causa dei tremori caratteristici della malattia. Ora un gruppo di ricercatori dell’Università di Buffalo è riuscito a riprodurre queste oscillazioni in vitro aprendo la strada a una sperimentazione molto più rapida di nuovi trattamenti farmacologici.

“Il nostro corpo si muove grazie a una coordinazione tra contrazione e rilassamento dei muscoli: è tutto finemente regolato dalle strutture del cervello note come gangli della base”, ha spiegato Jian Feng, primo autore dell'articolo pubblicato su “Cell Reports”. Nel cervello dei soggetti parkinsoniani queste strutture cerebrali sono interessate da uno squilibrio nella neurotrasmissione, dovuto a un deficit del neurotrasmettitore dopamina, necessario per il normale movimento fisico.

Alcuni anni fa, Feng e colleghi avevano scoperto che le mutazioni a carico di uno specifico gene, che codifica per la proteina parkina, alterano la funzionalità della dopamina. In questo nuovo studio lo stesso gruppo di ricerca ha voluto verificare se c'è un collegamento diretto tra mutazioni della parkina e oscillazioni dei segnali nervosi. A questo scopo, ha prelevato cellule epiteliali di pazienti con mutazioni nel gene per la parkina, forzandole poi a percorrere a ritroso il processo di maturazione e differenziamento, ovvero riportandole allo stadio di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Queste ultime sono poi state poi state forzate a differenziarsi in neuroni, che conservano le mutazioni della parkina presenti nelle cellule originarie e che dunque possono avere la funzione di modello della malattia.

“Ciò che emerge dal nostro 

nuovo studio è piuttosto evidente”, ha commentato Feng. “Quando abbiamo registrato l’attività elettrica nei neuroni con mutazione della parkina, si potevano vedere chiaramente le oscillazioni”.

Quando invece le mutazioni venivano eliminate grazie a un virus, le stese oscillazioni scomparivano.

"In sostanza, le mutazioni inducono un cambiamento nel modo in cui i neuroni comunicano”, ha aggiunto Feng. “Riteniamo che l’oscillazione riduca il contenuto informativo che può essere trasmesso; è un po’ come se alcuni neuroni balbettassero e altri non comprendessero le istruzioni per il movimento normale: tutto ciò che i neuroni sentono è senza senso”.

Secondo gli autori, questi nuovi risultati possiamo ora generare in laboratorio il problema di propagazione del segnale nervoso che è simile a quello che avviene nel cervello dei pazienti parkinsoniani. Si tratta cioè di un metodo affidabile per testare i farmaci, perché ciò che succede in vitro è molto simile a quello che si verifica nel cervello: qualunque cosa blocchi l’oscillazione in vitro potrebbe essere un candidato farmaco.

ENGLISH

Reproduced in the laboratory the abnormal oscillations of the nerve signals characteristic of this disease. The result was obtained with reprogrammed cells and could lead to much faster drug testing.

In patients with Parkinson's disease, motion-controlled neurons show abnormal oscillations of nerve signals. These oscillations are probably the cause of the tremors characteristic of the disease. Now a group of Buffalo University researchers have been able to reproduce these in vitro oscillations paving the way for a much quicker trial of new drug treatments.

"Our body moves through coordination between contraction and relaxation of the muscles: it's all fine-tuned by brain structures known as base ganglia," said Jian Feng, author of the article published on "Cell Reports". In the brain of parkinson's, these brain structures are affected by an imbalance in neurotransmission, due to a deficiency of the dopamine neurotransmitter needed for normal physical movement.

A few years ago, Feng and colleagues had discovered that mutations with a specific gene encoding for parkin protein alter the dopamine functionality. In this new study, the same research group wanted to check whether there was a direct link between parkin mutations and oscillations of nerve signals. For this purpose, he extracted epithelial cells of patients with mutations in the parkin gene, forcing them to retrace the maturation and differentiation process back to the stage of induced pluripotent stem cells (iPSCs). The latter were then forced to differentiate into neurons, which retain the mutations of the parkins present in the original cells and thus may have the disease function model.

"What emerges from ours

New study is quite obvious, "commented Feng. "When we recorded the electrical activity in the neurons with mutation of the parkina, we could clearly see the oscillations."

When mutations were eliminated through a virus, the swollen oscillations disappeared.

"In essence, mutations induce a change in how neurons communicate," Feng added. "We believe that oscillation reduces the information content that can be transmitted; it's a bit like some neurons stutter and others do not understand The instructions for normal movement: everything that neurons feel is meaningless. "

According to the authors, these new findings can now generate in the laboratory the problem of propagation of the nervous signal which is similar to that occurring in the brain of Parkinson's patients. This is a reliable method for testing drugs, because what happens in vitro is very similar to what happens in the brain: whatever in vitro oscillation may be a drug candidate.

Da:

http://www.lescienze.it/news/2017/05/05/news/modello_parkinson_cellule_in_vitro-3514125/