Per la prima volta in assoluto, un team internazionale di ricercatori ha creato un atlante completo di un intero cervello di mammifero. Dopo la pubblicazione, nell’ottobre scorso, dei dati relativi alle circa 200 miliardi di cellule che compongono il cervello umano, i ricercatori hanno ora messo a disposizione la mappa completa dei 4 milioni di neuroni del cervello dei topi, un animale modello per molte delle malattie del cervello umano. Il progetto Brain Initiative, coordinato dai National Institutes of Health degli Stati Uniti, ha prodotto il primo atlante del cervello dei topi, che getta le basi per capire più in dettaglio il cervello umano e potrebbe anche fornire la chiave per comprendere molte malattie neurodegenerative umane e sviluppare nuove terapie. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature in una serie di 9 articoli.
È una sorta di mappa del cervello del topo, che descrive la tipologia, la posizione e le informazioni molecolari di oltre 32 milioni di cellule, fornendo dettagli preziosi sulla connettività tra queste cellule. “Si tratta di una sorta di dettagliatissima mappa a disposizione di tutti per potersi muovere con sicurezza in un nuovo territorio“, ha detto all’ANSA Paolo Vezzoni dell’Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche e dell’Istituto Humanitas. L’atlante ha permesso di analizzare l’attività cellulare attraverso il sequenziamento della molecola di Rna. In questo modo, è stato possibile identificare 4 milioni di neuroni, definendone con precisione la posizione e le connessioni con quelli vicini. È un risultato enorme, che ha messo in luce l’esistenza di migliaia di tipologie diverse di neuroni, molte più del previsto, che si concentrano in aree specifiche del cervello.
“L’atlante del topo ha messo a fuoco l’intricata rete di cellule cerebrali dei mammiferi, fornendo ai ricercatori i dettagli necessari per comprendere la funzione e le malattie del cervello umano”, evidenzia Joshua A. Gordon, direttore del National Institute of Mental Health, parte dei Nih. L’atlante descrive i tipi di cellule in ciascuna regione del cervello del topo e la loro organizzazione all’interno di tali regioni.
Oltre a queste informazioni strutturali, fornisce “un catalogo incredibilmente dettagliato del trascrittoma cellulare“, evidenziano gli esperti: l’insieme completo di letture dei geni in una cellula, che contiene istruzioni per produrre proteine e altri prodotti cellulari. Le informazioni trascrittomiche incluse nell’atlante sono organizzate gerarchicamente e descrivono in dettaglio classi cellulari, sottoclassi e migliaia di singoli gruppi cellulari all’interno del cervello. L’atlante descrive anche migliaia di tipi di cellule epigenomiche e milioni di candidati elementi di regolazione genetica per diversi tipi di cellule cerebrali. “Insieme, le informazioni strutturali, trascrittomiche ed epigenetiche incluse in questo atlante forniscono una mappa senza precedenti dell’organizzazione cellulare e della diversità nel cervello del topo“, aggiungono gli esperti.
L’atlante fornisce anche una descrizione dei neurotrasmettitori e dei neuropeptidi utilizzati dalle diverse cellule e della relazione tra i tipi di cellule all’interno del cervello. Queste informazioni possono essere utilizzate come un modello dettagliato di come i segnali chimici vengono avviati e trasmessi in diverse parti del cervello. Questi segnali elettrici sono la base del funzionamento dei circuiti cerebrali e del funzionamento generale del cervello.
Lo scopo principale dell’iniziativa di collaborazione incrociata è quello di sviluppare un inventario completo delle cellule del cervello: dove si trovano, come si sviluppano, come lavorano insieme e come regolano la loro attività, per comprendere meglio come i disturbi cerebrali si sviluppano, progrediscono e come possono essere trattati al meglio. “Gli esseri umani si sono evoluti nel corso di milioni di anni, e gran parte di quella storia evolutiva è condivisa con altri animali“, evidenzia Joseph Ecker, Professore del Salk Institute for Biological Studies che ha co-condotto uno dei nuovi studi. “I soli dati provenienti dagli esseri umani non saranno mai sufficienti per dirci tutto ciò che vogliamo sapere su come funziona il cervello. Colmando queste lacune con altre specie di mammiferi, possiamo continuare a rispondere a queste domande e migliorare i modelli di apprendimento automatico che utilizziamo fornendo loro più dati”.
“Il DNA di una cellula è come il suo linguaggio – osserva l’autore senior Bing Ren, Professore alla University of California San Diego School of Medicine – Proprio come ci sono alcune radici di parole condivise da molte lingue, ci sono alcuni geni e modelli di espressione genetica che sono conservati nelle diverse specie. Imparare a comprendere e interpretare il linguaggio molecolare del cervello può aiutarci a saperne di più su come funziona e su cosa succede in patologie neuropsichiatriche”. “È un lavoro – ha aggiunto Vezzoni – che in tempi relativamente brevi porterà a capire meglio i meccanismi di molte malattie psichiatriche e neurodegenerative umane e allo sviluppo di nuove terapie”.
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