Una mappa approfondita di come si sviluppa, tappa dopo tappa, il cervello nella fase embrionale e nelle prime settimane di vita. Una guida per capire quali cellule maturino in un dato momento, e da quali cellule progenitrici: l'avranno tra le mani, da ora in avanti, i neuroscienziati e i genetisti che studiano l'origine di alcune malattie del neurosviluppo, grazie al lavoro di un consorzio statunitense di gruppi di ricerca chiamato Brain Initiative Cell Atlas Network (BICAN).. Cinque articoli scientifici da poco pubblicati su Nature raccontano lo sviluppo e la differenziazione di centinaia di migliaia di cellule della corteccia del cervello di uomo e topo, e analizzano gli eventi molecolari che danno origine ai neuroni e alle cellule di supporto, come gli astrociti. Nel complesso, questi lavori compongono l'atlante più completo mai realizzato di come hanno origine le cellule del cervello, uno strumento prezioso per le ricerche sull'origine di disturbi che potrebbero affondare le radici in questa fase di trasformazione, come l'autismo o la schizofrenia.. Dove tutto è cominciato. Il progetto è stato lanciato nel 2022 dall'iniziativa BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies), coordinata dai National Institutes of Health statunitensi e finanziata con fondi federali e privati, che intende "rivoluzionare la nostra conoscenza del cervello umano". L'idea di base è capire come, dalle cellule staminali, abbiano origine le cellule estremamente differenziate e specializzate che formano il cervello (umano e di altri mammiferi).
«L'obiettivo di queste ricerche è comprendere, per ogni cellula, dove si forma, come matura, dove si colloca e con quali altre cellule si connette. Sono state utilizzate tecniche rivoluzionarie come la trascrittomica spaziale, che consente di individuare quali geni sono attivi in un determinato momento in ogni cellula, mantenendo l'informazione sulla posizione della cellula all'interno del tessuto. In altre parole, non solo quali geni sono attivi, ma anche dove nel tessuto avviene la loro attivazione» spiega Marco Onorati, neurobiologo, professore associato di Biologia Cellulare e dello Sviluppo e responsabile del Neural Stem Cell Lab dell'Università di Pisa.. Generazioni successive. In uno dei cinque studi su Nature, un gruppo di neuroscienziati dell'Università della California a San Francisco ha ricostruito un "albero genealogico" dello sviluppo delle cellule della corteccia di cervello umano a partire da tessuti cerebrali di feti in diverse fasi dello sviluppo.
Gli scienziati hanno individuato nei campioni oltre 6.400 cellule progenitrici e ricostruito quali di esse avevano dato origine ai diversi tipi di cellule cerebrali. Fino alle 20 settimane di sviluppo fetale le cellule progenitrici hanno favorito la genesi di neuroni eccitatori, che con i loro segnali stimolano altri neuroni; successivamente, è prevalsa la generazione di neuroni inibitori, che bloccano la comunicazione neurale.
Dallo studio è anche emerso che la produzione di cellule di supporto del cervello come gli astrociti, o di cellule che favoriscono la trasmissione del segnale nervoso come gli oligodendrociti, è più continua e protratta nell'uomo che nei topi.. La prima luce. Un gruppo di scienziati dell'Allen Institute for Brain Science di Seattle, Washington, ha invece studiato lo sviluppo delle cellule della corteccia visiva nel cervello di topi, da quando erano embrioni di 11 giorni e mezzo al loro 56esimo giorno di vita. Scoprendo che alcuni tipi di neuroni hanno continuato a specializzarsi ben dopo la nascita, da quando i topi hanno aperto per la prima volta gli occhi attivando l'apparato visivo, nell'undicesimo giorno di vita, e fino al 21esimo giorno.. Ricadute terapeutiche. Un altro studio ancora ha scoperto che un sottoinsieme di cellule in un tipo di tumore cerebrale maligno umano (il glioblastoma) è simile alle cellule progenitrici embrionali, sollevando la possibilità che questo tipo di cancro sfrutti in qualche modo i processi di sviluppo cellulare a proprio vantaggio. . Nel complesso, questo tipo di studi fornirà una bussola agli scienziati che indagano le basi neurobiologiche di alcune malattie del neurosviluppo, come l'autismo e la schizofrenia. Sarà ora infatti possibile, come scrivono gli autori di uno degli studi, «spulciare i dati, trovare geni che potrebbero essere critici per un evento particolare in un particolare tipo di cellula e in un particolare momento», discriminare tra fattori genetici che rendono vulnerabili a patologie del cervello e fattori ambientali, che le rendono visibili.
«Questa enorme raccolta di dati del consorzio BICAN trasforma il ritratto statico dei neuroni in una storia dinamica dello sviluppo del cervello potenzialmente in grado di aiutare a comprendere le cause molecolari delle patologie del neurosviluppo. Per molte malattie di questo tipo, oggi si arriva alla diagnosi quando i processi che hanno causato la sua manifestazione si sono già compiuti», commenta Antonio Uccelli, neurologo, professore ordinario di Neurologia dell'Università di Genova, direttore scientifico dell'IRCCS Ospedale Policlinico San Martino di Genova e coordinatore scientifico del Progetto Mnesys.. Il cervello umano e gli altri. Lo studio permetterà inoltre di mettere a confronto alcuni aspetti dell'evoluzione del cervello umano con quella di altri mammiferi, e capire se determinati tratti che consideriamo "unici" lo siano, in effetti, o siano invece stati conservati nel corso dell'evoluzione anche in altre specie del gruppo a cui l'uomo appartiene..
