CRONACA – La struttura genetica dei singoli neuroni cambia da una cellula all’altra molto più di quanto ci si aspettasse: lo spiega uno studio pubblicato sulla rivista Science.
Nell’ultima decade, molti studi di genomica hanno rivelato nuove peculiarità del genoma dei neuroni, da cromosomi extra a cromosomi mancanti, fino a frammenti di DNA che possono fare copie di sé stessi e spostarsi. L’unico modo per indagare la natura delle singole cellule, tuttavia, è sequenziarne il genoma una per una, amplificandolo di molte volte: è proprio in questo modo che i ricercatori del Salk Institute hanno scoperto la grande diversità tra i vari neuroni, arrivando a parlare di un “DNA patchwork”.
Nello studio, gli scienziati del Crick-Jacobs Center guidati da Mike Mc Connell hanno isolato circa 100 neuroni da tre individui: sono poi andati alla ricerca di modifiche consistenti all’interno del DNA, come delezioni o duplicazioni del DNA, altrimenti dette Cnv, ovvero variazione del numero di copie, in difetto o in eccesso. Copie di cosa? Di frammenti di DNA, che i ricercatori hanno trovato nel 41% dei neuroni analizzati. La frequente comparsa di queste Cnv, spiegano gli autori, non è dovuta alla trasmissione da parte di un genitore, bensì si è verificata spontaneamente in tutti i casi -per un motivo che non è ancora stato verificato-.
Un ulteriore riscontro è arrivato anche dai neuroni derivati dalle cellule epiteliali che i ricercatori hanno prelevato da tre persone in salute. Spesso, infatti, gli scienziati usano le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) per studiare i neuroni vivi nelle piastre di coltura. In questo caso, avendo utilizzato le iPSC derivate da singole cellule epiteliali, si aspettavano che i neuroni sviluppati condividessero lo stesso genoma. Sono invece rimasti molto stupiti nello scoprire il contrario, quando hanno trovato numerose delezioni e amplificazioni che rendevano ciascun DNA molto diverso dagli altri.
Queste scoperte, con la consapevolezza che ciascuno dei neuroni ha Cnv uniche nel proprio genere, suggeriscono che le modifiche genetiche si verifichino piuttosto presto durante lo sviluppo, e che non siano ereditate in alcun modo dai genitori o tantomeno trasmissibili alla progenie. I neuroni, come spiegano gli autori, interagiscono gli uni con gli altri formando circuiti complessi, dove una cellula che ha un Cnv che la rende particolare può influenzare l’intera rete neurale.
Resta dunque ancora da scoprire quale sia lo scopo delle Cnv in un cervello in salute, ma i ricercatori non mancano di idee al riguardo. Le modifiche potrebbero, ad esempio, aiutare gli individui ad adattarsi a nuovi ambienti e condizioni di vita, oppure a sopravvivere a eventi improvvisi per i quali normalmente sarebbero impreparati, come un’infezione virale di massa. Per testare le varie ipotesi, il team sta già lavorando in modo da indurre modifiche genetiche nei neuroni iPSC derivati, e metterne alla prova le capacità acquisite.
In futuro, spiegano gli scienziati, potrebbero essere disponibili vari tipi di tecnologie di sequenziamento del genoma, che permetteranno di scoprire se le cellule con DNA differente abbiano anche differenti trascrittomi, ovvero l’insieme completo dei loro RNA. Sarà inoltre necessario fare il sequenziamento su quantità di cellule molto più ingenti, oltre a svariati altri tipi cellulari: solo in questo modo, infatti, riusciremo a capire se queste scoperte siano specifiche per il caso dei neuroni o associate invece a parametri diversi, come l’età o il genotipo.
Crediti immagine: UC Regents Davis campus, Wikimedia Commons
