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Italiani creano cellule artificiali che 'pilotano' i neuroni

21 settembre 2020 | 15.29
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Immagine di repertorio (Fotogramma) - FOTOGRAMMA

Cellule artificiali comandate geneticamente sono capaci di 'parlare' ai neuroni, 'pilotandone' la crescita con missioni terapeutiche. Prima fra tutte quella di 'riparare' i danni prodotti da malattie neurodegenerative. Apre alla speranza di una "medicina altamente personalizzata" uno studio coordinato dall'università di Trento e finanziato dalla Fondazione Armenise Harvard, pubblicato su 'Science Advances'. Gli autori hanno creato per la prima volta "cellule artificiali in grado far differenziare i neuroni", dei "mimi cellulari costruiti in laboratorio" con potenzialità curative.

La ricerca è frutto della collaborazione fra tre gruppi del Dipartimento Cibio dell'ateneo trentino: i laboratori di Sheref Mansy, Marie-Laure Baudet e Luciano Conti, i primi due vincitori del premio Career Development Award (Cda) della Fondazione Armenise Harvard. Tra gli istituti coinvolti nel progetto ci sono anche il Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) e l'università dell'Alberta in Canada.

Gli scienziati, spiegano da università di Trento e Fondazione Armenise Harvard, hanno combinato studi di neuroscienze e di intelligenza artificiale applicati alla biologia cellulare. "Duhan Toparlak, postdoc nel mio laboratorio, ha costruito le cellule artificiali", afferma Mansy, biochimico di origine statunitense e leader dello studio, che si è trasferito da Boston a Trento nel 2009 dopo avere vinto il Cda Armenise Harvard. Nel nuovo lavoro, precisa lo scienziato, a capo del Laboratorio di Origine della vita e Biologia sintetica del Cibio e professore al Dipartimento di Chimica dell'università dell'Alberta, "abbiamo visto che queste cellule artificiali sono in grado di percepire un segnale fisiologico e, in risposta, possono rilasciare uno specifico segnale proteico che porta alla differenziazione delle cellule neuronali".

Il team di Mansy ha lavorato a stretto contatto con le équipe di Baudet e Conti, rispettivamente a capo del Laboratorio Giovanni Armenise Harvard di Neurobiologia degli assoni e del Laboratorio di Biologia delle cellule staminali del Cibio. I ricercatori hanno potuto verificare che gli effetti delle cellule artificiali sulle staminali neuronali fossero effettivamente quelli desiderati, in particolare la differenziazione.

"Il mio laboratorio ha contribuito allo studio condividendo la nostra esperienza pluriennale nel campo delle cellule staminali del cervello, integrandosi con le competenze di Sheref Mansy nel campo della biologia sintetica e di Marie-Laure Baudet nello sviluppo assonale", sottolinea Conti, professore di Biologia applicata ed esperto di cellule staminali. "E' stato entusiasmante riuscire per la prima volta a far sì che cellule artificiali fossero in grado di guidare e sostenere i processi biologici necessari per la conversione delle cellule staminali del cervello in neuroni maturi", afferma il ricercatore che, dopo aver lavorato all'università di Milano e in Gran Bretagna, dal 2013 è in forze nell'ateneo trentino. I suoi studi - ricorda una nota - hanno prodotto importanti risultati relativi alla produzione di cellule staminali del cervello e neuroni da cellule staminali pluripotenti e da tessuto cerebrale.

"Sheref Mansy si è rivolto a me e a Luciano Conti per mettere in comune le nostre competenze", riferisce Baudet, biologa di origine francese e vincitrice del Cda Armenise Harvard nel 2012, che si è trasferita a Trento dopo aver lavorato in Canada e Gran Bretagna. "Abbiamo sviluppato insieme una strategia per identificare un messaggero fatto da cellule artificiali che potesse essere riconosciuto da un neurone - evidenzia - Abbiamo poi definito un'interpretazione biologica in grado di rivelare che il messaggio venisse effettivamente compreso dalle cellule naturali. Sembrava qualcosa di impossibile da realizzare, ma insieme i nostri gruppi sono riusciti ad accelerare la crescita degli assoni e a promuovere la differenziazione e la sopravvivenza delle cellule staminali neurali, il che può avere un impatto enorme per la clinica".

Nella sua carriera al Dipartimento Cibio di UniTn, la scienziata ha identificato uno dei processi cruciali nella formazione delle connessioni neuronali, risultato sfruttato anche nel nuovo studio. Durante il processo di sviluppo cerebrale - osservano gli esperti - la formazione delle connessioni fra neuroni è infatti un evento di fondamentale importanza. Errori durante l'instaurarsi di questi collegamenti possono avere conseguenze devastanti, causando gravi patologie neurologiche. Per questo, 'insegnare' ai neuroni funzioni fondamentali come la differenziazione a partire da cellule artificiali geneticamente controllate può avere grandi applicazioni terapeutiche per combattere le malattie neurodegenerative. Utilizzando la tecnologia sviluppata in questa ricerca, per gli autori "sarà possibile un giorno ottenere cellule artificiali in grado di sintetizzare e rilasciare specifiche molecole di un farmaco, sviluppando così una medicina altamente personalizzata".

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