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Mappatura molecolare del cervello umano nel primo trimestre di sviluppo
Il cervello umano, sede di complessi domini spaziali e varie tipologie cellulari, sviluppa il proprio disegno durante il primo trimestre di gestazione. In uno studio pubblicato dalla rivista Science i ricercatori hanno condotto un’analisi molecolare dettagliata di questo periodo cruciale.
Per mappare in modo completo i tipi cellulari e le traiettorie di espressione genica durante il primo trimestre, sono stati raccolti 26 campioni cerebrali, corrispondenti a un periodo che variava dalle 5 alle 14 settimane dopo il concepimento. Ciascun campione è stato sottoposto a sequenziamento dell’Rna a singola cellula, generando una vasta collezione di 1.665.937 trascrittomi di alta qualità. L’analisi è stata integrata con un’indagine trascrittomica spaziale a 5 settimane dopo il concepimento. Sono stati identificati 616 cluster, annotati con metadati dettagliati.
I risultati forniscono una panoramica dettagliata dello sviluppo cerebrale.
Nella linea cellulare dei neuroni eccitatori nella neocorteccia in sviluppo, sono emersi tre programmi molecolari distinti, comprendenti: differenziazione, ciclo cellulare e maturazione.
I ricercatori hanno osservato un delicato equilibrio tra fattori progenitori e di differenziazione nelle cellule progenitrici intermedie (IPC, Intermediate Progenitor Cells, cellule coinvolte nella neurogenesi), con l’induzione di fattori di trascrizione neurogenici visibili dopo la fase del ciclo cellulare G1. I risultati supportano una maturazione trascrizionale progressiva conservata nei campioni più vecchi.
Molti geni sono stati indotti nella glia radiale tardiva e nei glioblasti, costituendo un programma che guida i progenitori verso la neurogenesi e la gliogenesi. Nel lignaggio neuronale mediato dall’acido γ-aminobutirrico (GABAergico) del prosencefalo, i ricercatori hanno trovato prove di migrazione di cellule che esprimono CRABP dall’eminenza gangliare mediale al talamo, che si prevede diano origine a neuroni PVALB+ talamici nell’adulto. Esaminando lo sviluppo del mesencefalo ventrale, hanno trovato un insieme diversificato di progenitori già presenti a 8 settimane dopo il concepimento, definendo un’ampia identità di classe TH (tirosina idrossilasi, sono neuroni che producono la dopamina e utilizzano la tirosina come precursore per la sua sintesi), sebbene le identità del sottotipo TH adulto debbano sorgere dopo 14 post concepimento.
Per quanto riguarda le cellule gliali, sono stati individuati glioblasti specifici della regione, molti dei quali hanno mostrato segni di maturazione in astrociti. Sono stati identificati anche precursori degli oligodendrociti specifici per il telencefalo, il mesencefalo e il romboencefalo che esprimevano un gran numero di geni conservati funzionalmente.
Questo studio rappresenta la prima approfondita esplorazione dell’intero cervello umano durante il primo trimestre di sviluppo. I risultati evidenziano l’importanza degli eventi di modellazione precoce e offrono una preziosa risorsa per interpretare le patologie cerebrali e identificare potenziali bersagli terapeutici. La ricerca apre nuove prospettive sulla comprensione delle popolazioni cellulari cerebrali coinvolte in disturbi specifici, contribuendo alla ricerca di terapie mirate e personalizzate.
Fonte: Science 2023
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1226
