È la più grande grande mappa del cervello mai realizzata finora, soprattutto dal punto vi sta dell’evoluzione delle cellule nel tempo. Ne sono convinti i ricercatori che hanno condotto una serie di studi, pubblicati su riviste del gruppo Nature. La novità riguarda in particolare il fatto di aver monitorato cosa accade a livello cerebrale col passare degli anni, sia su persone sane, sia su pazienti che poi hanno sviluppato l’Alzheimer, Parkinson e altri disturbi come la schizofrenia. Gli esperti sono convinti che le informazioni ottenute possono rappresentare alcuni “indizi” sull’insorgenza delle patologie, aprendo la strada alla formulazione di nuove terapie.
L’atlante delle cellule cerebrali
“Nessuno ha esaminato in modo sistematico, su questa scala, come i meccanismi molecolari si sovrappongano tra diversi disturbi cerebrali”, ha spiegato Panos Roussos, coordinatore delle ricerche e del consorzio PsychAd, che ha aggiunto: “Descrivendo l’architettura genetica e cellulare di numerose patologie cerebrali, abbiamo iniziato a tracciare un percorso verso nuovi bersagli terapeutici e la prossima generazione di terapie per queste malattie”. Gli studi sono stati coordinati dalla Icahn School of Medicine at Mount Sinai di New York, nell’ambito del consorzio americano di Roussos.
I numeri della ricerca e la portata della mappa
La mappa ha permesso di ottenere informazioni preziose su come vengono espressi i geni in 6,3 milioni di cellule, provenienti da quasi 1.500 donatori sia sani che malati. La portata della scoperta è tale per cui la rivista Nature ha voluto dedicare la copertina agli studi – in tutto 9 – perché l’aver tracciato l’evoluzione dell’espressione genica delle cellule del cervello è centrale per comprendere i cambiamenti che avvengono proprio a livello cerebrale. Nello specifico il magazine scientifico contiene la ricerca condotta sulla corteccia prefrontale umana, l’area coinvolta in alcune funzioni cognitive fondamentali come la pianificazione, il problem solving e il pensiero astratto. Dalle analisi dei ricercatori è emerso, ad esempio, che molte malattie condividono percorsi comuni a livello molecolare, nonostante “firme cellulari” specifiche per ciascuna di esse. A partire dalla loro conoscenza si potranno mettere sviluppare trattamenti mirati.
La “vita cerebrale” cambia nel tempo
Un altro aspetto interessante riguarda, inoltre, i cambiamenti che avvengono nella corteccia prefrontale umana durante tutto l’arco della vita, dalla prima infanzia fino ai 97 anni, a cui è dedicato un altro lavoro di ricerca. In questo caso sono state osservate oltre 1,3 milioni di cellule provenienti da 284 donatori, non interessati da alcuna patologia cerebrale. La conclusione ha portato a individuare tre distinte fasi molecolari nel corso della vita: “Un rapido rimodellamento cellulare durante le prime fasi dello sviluppo, un periodo prolungato di relativa stabilità che inizia intorno ai 24 anni e, infine, un’ondata di cambiamenti molecolari a partire dai 60 anni circa”, come riporta l’agenzia ANSA. Un dato ritenuto centrale riguarda, nello specifico, il cambiamento che avviene dopo i 60 anni, quando il cervello smette di seguire l’orologio circadiano e le sue cellule iniziano ad agire risentendo dello stress cellulare e di processi infiammatori.
Le tre fasi di invecchiamento del cervello
Ancor più nel dettaglio, si è visto come i giovani e negli adulti di mezza età i neuroni seguono un ritmo di 24 ore, detto appunto circadiano. Negli over 60, invece, “Il cervello non smette di scandire il tempo: cambia ciò che misura”, ha spiegato Kiran Girdhar, coautrice dello studio. Inoltre si è arrivati alla conclusione che esistono finestre temporali durante le quali le persone possono essere soggette a una maggiore vulnerabilità: per esempio, geni associati a schizofrenia e disturbo bipolare sono più attivi nelle prime fasi dello sviluppo, molto prima dell’insorgenza dei sintomi veri e propri, che può avvenire in età più matura. I geni legati all’Alzheimer, invece, si esprimono soprattutto nelle cellule gliali che invecchiano, ossia quelle non neuronali del sistema nervoso che supportano, proteggono e regolano i neuroni, contribuendo al corretto funzionamento sia del cervello che del midollo spinale.
Il cervello e le differenze tra popolazioni
L’attenzione di un terzo studio, invece, si è concentrata sulle variabili che sono connesse alle diverse popolazioni. In questo caso i ricercatori hanno realizzato una specifica mappa che mostra come il rischio genetico per i disturbi cerebrali influisce su particolari cellule, a seconda della popolazione che si prende in considerazione. Lo studio ha osservato i cambiamenti su cittadini europei, americani e africani, individuando migliaia di associazioni tra geni e tratti delle malattie finora sconosciute, “offrendo una migliore comprensione delle basi biologiche dei disturbi e chiarendo come vengono influenzati dalle differenze genetiche di ogni individuo”, spiega ancora l’ANSA.
Le conseguenze nello studio e cura dell’Alzheimer
La valenza di alcune delle ricerche appena pubblicate dal gruppo Nature consiste nell’aprire la strada a nuove possibili terapie per alcune malattie come Alzheimer e Parkinson. Per farlo, però, è importante passare dalla fase della diagnosi, che può essere resa più difficile da una biologia individuale anche differente da soggetto a soggetto. In questa direzione si muove uno studio a cui dà spazio Nature Medicine. È dedicato a PASCode, un sistema di intelligenza artificiale sviluppato dal gruppo, che consiste in un software che consente di individua gli stati cellulari legati ai danni della malattia, al declino cognitivo, alla resilienza e a sintomi come la depressione. Una ricerca pubblicata su Nature Communications, infine, è stata dedicata alla realizzazione di modelli molecolari personalizzati per ogni donatore: indica come l’Alzheimer abbia una grande variabilità individuale, che spinge dunque i medici e i ricercatori a focalizzarsi su una medicina sempre più di precisione, che possa ridurre sintomi come agitazione, depressione, insonnia e psicosi. Per questo il Mount Sinai ha già avviato test su oltre 1.000 composti a settimana con una piattaforma robotica.
