La formula semplice del farmaco rigenera le cellule cerebrali
I ricercatori hanno fatto un passo avanti nella ricerca di una pillola in grado di recuperare le funzioni cerebrali perse a causa di ictus, lesioni cerebrali e condizioni come il morbo di Alzheimer.
Gli scienziati della Pennsylvania State University (Penn State) nello State College hanno convertito le cellule gliali in neuroni funzionanti utilizzando una combinazione di sole quattro piccole molecole.
Le cellule gliali, tra le altre cose, possono supportare e proteggere i neuroni, che sono cellule che svolgono le funzioni mentali del cervello.
In un nuovo documento di studio che ora compare nella rivista Rapporti sulle cellule staminali, i ricercatori descrivono come i loro neuroni convertiti sono sopravvissuti per più di 7 mesi in colture di laboratorio.
I nuovi neuroni hanno anche mostrato la capacità di funzionare come normali cellule cerebrali. Formavano reti e comunicavano tra loro utilizzando segnali elettrici e chimici.
Le cellule gliali proliferano dopo la lesione
L'autore senior dello studio Gong Chen, professore di biologia alla Penn State, spiega che i neuroni non si rigenerano quando il tessuto cerebrale viene danneggiato.
"Al contrario", aggiunge, "le cellule gliali, che si raccolgono attorno al tessuto cerebrale danneggiato, possono proliferare dopo una lesione cerebrale".
Nel loro documento di studio, lui e il suo team spiegano come le cellule gliali formano cicatrici che proteggono i neuroni da ulteriori lesioni.
Tuttavia, a causa della loro presenza costante, le cicatrici gliali bloccano anche la crescita di nuovi neuroni e la trasmissione di segnali tra di loro.
I precedenti tentativi di ripristinare la rigenerazione dei neuroni rimuovendo le cicatrici gliali hanno avuto "un successo limitato", notano gli autori dello studio.
Il Prof. Chen ritiene che "il modo migliore per ripristinare le funzioni neuronali perse" sia creare nuovi neuroni dalle cellule gliali vicino ai neuroni morti.
Riprogrammazione degli astrociti in neuroni
In un lavoro precedente, il Prof. Chen e il suo team avevano dimostrato che era possibile "riprogrammare chimicamente" un tipo di cellula gliale chiamata astrociti nei neuroni utilizzando nove piccole molecole in una certa sequenza. Tuttavia, quando hanno esplorato come tradurre il metodo dal laboratorio alla clinica, si sono resi conto che era troppo complicato.
Quindi, lo scopo del nuovo studio era trovare una combinazione più piccola di molecole in grado di riprogrammare gli astrociti in neuroni funzionanti in modo più diretto.
I ricercatori hanno testato centinaia di combinazioni fino a quando non hanno trovato una formula efficace comprendente "quattro farmaci fondamentali".
"Utilizzando quattro molecole", spiega l'autore del primo studio Jiu-Chao Yin, che è uno studente laureato in biologia alla Penn State, "che modulano quattro vie di segnalazione critiche negli astrociti umani, possiamo trasformare in modo efficiente gli astrociti umani - fino al 70 percento - nei neuroni funzionali. "
Il team ha anche testato l'effetto di eliminare una delle quattro molecole dalla formula. Nessuna formula a tre farmaci, tuttavia, era efficace quanto la versione a quattro farmaci. In effetti, la migliore combinazione di tre farmaci era del 20% meno efficace di quella di quattro farmaci.
L'uso di una sola delle molecole non era sufficiente per convertire gli astrociti in neuroni.
Semplice alternativa alla terapia genica
Il Prof. Chen ei suoi colleghi stanno lavorando da tempo sulla rigenerazione dei neuroni. Prima di passare alla riprogrammazione chimica, avevano sperimentato la terapia genica.
Tuttavia, hanno concluso che un approccio di terapia genica, che potrebbe costare circa $ 500.000 a persona, sarebbe troppo costoso. Inoltre, l'erogazione della terapia genica richiede tecniche e competenze sofisticate e avanzate.
Il Prof. Chen spiega che il vantaggio principale dell'approccio di programmazione chimica è che "una pillola contenente piccole molecole potrebbe essere distribuita ampiamente nel mondo, raggiungendo anche le aree rurali senza sistemi ospedalieri avanzati".
Inoltre, lui e il suo team hanno scoperto che l'iniezione dei quattro farmaci in topi adulti ha aumentato la generazione di nuove cellule cerebrali nell'ippocampo, che è una regione del cervello che svolge un ruolo nella memoria.
Molto altro lavoro da fare
Gli autori dello studio sottolineano che i risultati sono solo un passo avanti verso la rigenerazione dei neuroni in una pillola. C'è ancora molto lavoro da fare per sviluppare la formula giusta, in particolare per quanto riguarda il "confezionamento e la consegna" delle piccole molecole.
Oltre a confermare la loro efficacia, i ricercatori devono anche esplorare gli effetti collaterali e la sicurezza dei farmaci.
Sono fiduciosi, tuttavia, che la loro nuova formula a quattro farmaci un giorno realizzerà il suo potenziale come trattamento semplice per le persone che perdono la funzione neuronale a causa di lesioni cerebrali, ictus e condizioni neurodegenerative come il morbo di Alzheimer.
"Il mio sogno finale è sviluppare un semplice sistema di somministrazione dei farmaci, come una pillola, che possa aiutare i malati di ictus e di Alzheimer in tutto il mondo a rigenerare nuovi neuroni e ripristinare le loro capacità di apprendimento e memoria perse."
Prof. Gong Chen
