L’atlante delle cellule cerebrali rivela ciò che ci rende umani

AGI - In un pacchetto di 21 studi di ricerca pubblicati su “Science”, “Science Advances” e “Science Translational Medicine”, un vasto gruppo di ricercatori ha presentato un rivoluzionario atlante del cervello dei primati umani e non umani a livello di tipo cellulare, con dettagli senza precedenti. Gli sforzi collettivi dei ricercatori hanno portato alla caratterizzazione di più di 3.000 tipi di cellule cerebrali umane, rivelando caratteristiche che ci distinguono dagli altri primati.

Comprendere il cervello umano a tale risoluzione non solo aiuterà gli scienziati a individuare quali tipi di cellule sono maggiormente colpiti da mutazioni specifiche, che portano a malattie neurologiche, ma offrirà anche una nuova comprensione di chi siamo come specie. Gli studi fanno parte del BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN) del National Institutes of Health, USA, un programma lanciato nel 2017.

Nell’ambito di questo programma, centinaia di scienziati hanno collaborato a una serie di studi, sfruttando le tecnologie più avanzate del settore della biologia molecolare. “Queste tecniche sono state tradizionalmente utilizzate principalmente negli studi preclinici che coinvolgono roditori e in altri modelli sperimentali”, scrive Mattia Maroso, redattore senior di “Science” . Il lavoro principale per costruire l’atlante è rappresentato da tre studi guidati rispettivamente da Kimberly Siletti del Karolinska Institutet, University Medical Center Utrecht, Paesi Bassi, da Yang Li dell’University of California – San Diego, USA e da Wei Tian del Salk Institute, USA.

Insieme, le intuizioni dei loro gruppi di ricerca hanno portato alla prima bozza della mappa delle cellule del cervello umano, compresa l’espressione genica sottostante e l’architettura di regolamentazione dei geni. Uno studio, poi, condotto da Nelson Johansen dell’Allen Institute, USA – che si è occupato della valutazione della variazione del tipo di cellule cerebrali in 75 esseri umani adulti sottoposti a interventi chirurgici per epilessia e tumori – ha mostrato come le cellule cerebrali variano da individuo a individuo.

Ciò ha fornito una base per la tipizzazione cellulare in condizioni di salute e malattia. Sempre nel complesso dei 21 studi, una ricerca condotta da Nikolas Jorstad dell’Allen Institute, ha esplorato ulteriormente come la variazione nei tipi di cellule sia influenzata dalla regione del cervello. Un altro studio condotto sempre da Nikolas Jorstad ha utilizzato la trascrittomica comparativa di un singolo nucleo cellulare negli esseri umani adulti, negli scimpanzé, nei gorilla, nei macachi rhesus e negli uistitì comuni per esplorare cosa ci differenzi a livello cerebrale dagli altri primati.

Tra le altre scoperte, il team ha dimostrato che i neuroni degli scimpanzé sono più simili ai neuroni dei gorilla che a quelli umani, anche se gli scimpanzé e gli esseri umani condividono un antenato comune evolutivo più vicino. Alcuni degli studi rimanenti si sono occupati di come si stabilisce la complessa disposizione delle cellule nel nostro cervello, nei nostri primi giorni di vita. Tra questi il lavoro di Emelie Braun del Karolinska Institutet e di Nicola Micali della Yale University School of Medicine, USA.

Tra gli otto articoli contenuti nel pacchetto di “Science Advances” , il lavoro condotto da René Wilbers, dell’ Vrije Universiteit Amsterdam, Paesi Bassi, in particolare ha esplorato come gli interneuroni con picchi rapidi negli esseri umani mantengano frequenze di sincronizzazione veloci nonostante distanze più grandi rispetto alle loro controparti nei ratti. Uno studio di “Science Translational Medicine” condotto da Seth Ament dell’ University of Maryland School of Medicine, USA, e colleghi si è concentrato sull’infiammazione nelle prime fasi della vita, un fattore di rischio clinicamente accertato per diversi disturbi neurologici.

L’impatto dell’infiammazione sullo sviluppo del cervello umano è poco compreso. Concentrandosi sul cervelletto, un’area del cervello particolarmente vulnerabile alle perturbazioni postnatali, le analisi del team hanno rivelato che l’infiammazione è associata a cambiamenti principalmente in due sottotipi di neuroni inibitori: i neuroni di Purkinje e i neuroni di Golgi. In generale i dati raccolti in questi studi “consentiranno ora ai ricercatori di affrontare questioni scientifiche fondamentali sul cervello umano”, scrive Maroso, che ha aggiunto: “L’era della ricerca cellulare sul cervello umano sta bussando alla nostra porta!”