22 settembre 2016

Il cervello in ogni individuo è unico

Le cellule del nostro corpo sono uguali, possiedono tutte lo stesso DNA. questo è quello che ci hanno sempre detto, consapevoli del fatto che il genoma non solo determina la funzione della cellula ma definisce il fenotipo del singolo individuo rendendolo ”unico”. Gli scienziati hanno studiato una prospettiva ampia dell’intero genoma, cercando lunghi cambiamenti o duplicazioni del DNA chiamati CNVs (Copy NumberVariations– variazioni di numero di copia) ed hanno trovato che ben il 41% dei neuroni ha avuto un unico e massiccio CNVs nato spontaneamente, ovvero che non è stato passato da un genitore mediante la trasmissione genetica.

Al Salk Institute hanno sequenziato tratti di DNA (l’analisi di ultima generazione che permette di leggere la specifica sequenza di tratti di DNA precedentemente amplificati) ed è stato possibile evidenziare che i singoli neuroni del cervello hanno sequenze di DNA diverse.

Gli L1 sono definiti elementi nucleari interspersi nel genoma, che determinano aggiunta o eliminazione di tratti di DNA, questo comporta anche l’eventuale formazione nella singola cellula di una molecola di mRNA che nel processo di traduzione, in cui l’informazione riportata lungo l’mRNA viene tradotta in uno specifico amminoacido, darà luogo ad una specifica e diversa proteina. La presenza degli L1 è importante per le caratteristiche di diversità genomica che dà variabilità alle singole cellule del cervello in ogni individuo.

Gli scienziati usano cellule staminali pluripotenti indotte (iPSCs) per studiare i neuroni viventi. Siccome le iPSCs sono derivate da singole cellule della pelle si può ipotizzare che i genomi possano essere simili tra loro. Come espresso dal ricercatore Rusty Gage “La caratteristica dei neuroni è che, a differenza delle cellule della pelle, non si girano e interagiscono tra di loro” dice, “esse formano grandi circuiti complessi, nei quali una cellula che ha CNV rendendola diversa dalle altre può potenzialmente avere un’influenza diffusa nel cervello.”

Gage e colleghi utilizzando cellule staminali forzate a differenziarsi in neuroni, hanno scoperto che gli L1 sono esposti a rotture del DNA per effetto di uno specifico enzima particolarmente attivo durante il differenziamento cellulare, che agisce tagliando il DNA in corrispondenza dei punti L1. Questi tagli o aggiunte non dovrebbero provocare problemi.

CNV, ossia queste variazioni,possono essere spontanee ma sono collegate al rischio di disturbi celebrali come la schizofrenia e l’autismo, in cui vi è una presenza anomala di questi L1 nel genoma. I CNV scoperti in queste ricerche riguardano molte se non tutte le cellule, il che suggerisce che questi insorgono precocemente nello sviluppo dell’individuo.

Gli effetti di questi CNV in un cervello sano sono ancora poco chiari ma i ricercatori ritengono che le modifiche del genoma possono aiutare le persone ad adattarsi a nuovi ambienti incontrati nel corso della vita, o potrebbero aiutarci a sopravvivere a una massiccia infezione virale. Gli scienziati stanno lavorando modi per alterare la variabilità genomica nei neuroni IPSC-derivati e stimolarli in modo specifico in laboratorio sfruttando l’analisi delle variazione di L1 nell’espressione dei singoli geni.

 


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