Fondazione Pisana per la Scienza: ‘La prima mappa metabolica del cervello’

Una ricerca guidata dalla Fondazione Pisana per la Scienza e realizzata in stretta collaborazione con istituzioni di eccellenza del territorio pisano segna un importante avanzamento nella comprensione dello sviluppo del cervello umano. Lo studio, pubblicato sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences, apre nuove prospettive per comprendere sia i meccanismi fisiologici della maturazione cerebrale sia le alterazioni alla base di numerose patologie neurologiche.

Il lavoro, coordinato dalla Dott.ssa Maria Teresa Dell’Anno e condotto insieme al Dott. Gianmarco Ferri, ricercatori della Fondazione Pisana per la Scienza ETS – ente di scopo della Fondazione Pisa – ha ricostruito con precisione senza precedenti il percorso che porta una cellula staminale neurale a trasformarsi in un neurone pienamente funzionante.

Le cellule staminali neurali, presenti fin dalle primissime fasi dello sviluppo embrionale, rappresentano una sorta di “riserva” ancora indifferenziata. Attraverso una sequenza di trasformazioni progressive, acquisiscono forma e funzione fino a diventare neuroni maturi, capaci di generare e trasmettere impulsi elettrochimici all’interno della complessa rete del cervello.

Grazie all’osservazione continuativa per 120 giorni di cellule vive e all’integrazione di tecniche avanzate di imaging con analisi molecolari ad altissima risoluzione, i ricercatori sono riusciti a tracciare, tappa dopo tappa, l’intero processo di differenziazione, fino al livello dei singoli enzimi che regolano le reazioni chimiche cellulari. Il risultato è una vera e propria mappa temporale del metabolismo della corteccia cerebrale umana durante lo sviluppo.

Questo risultato è stato reso possibile da una sinergia scientifica di alto livello: lo studio ha infatti coinvolto il Prof. Francesco Cardarelli della Scuola Normale Superiore, il Prof. Marco Onorati dell’Università di Pisa e la Dott.ssa Amalia Gastaldelli dell’Istituto di Fisiologia clinica del CNR di Pisa. La collaborazione tra queste istituzioni ha consentito di integrare competenze complementari – dalla biofisica alla biologia dello sviluppo, fino al metabolismo – rafforzando l’impatto e la solidità dei risultati ottenuti.

La comprensione dettagliata di questi processi è cruciale anche per individuare cosa accade quando il corretto sviluppo neuronale si interrompe. Alterazioni nei passaggi metabolici possono infatti essere alla base di gravi patologie, alcune delle quali si manifestano precocemente, come microcefalia, epilessie genetiche e disturbi dello spettro autistico, mentre altre emergono più tardi, come la malattia di Alzheimer.

Le tecniche sviluppate e utilizzate nello studio, completamente non invasive, aprono inoltre nuove prospettive per la diagnosi precoce e per lo sviluppo di terapie personalizzate, più rapide ed efficaci.

Le dichiarazioni

“Questo risultato dimostra il valore di un modello di ricerca fondato sulla collaborazione tra istituzioni di eccellenza. Fondazione Pisana per la Scienza si conferma un nodo strategico per la ricerca biomedica del territorio, capace di mettere in rete infrastrutture avanzate e competenze altamente qualificate. È proprio questa integrazione a rafforzare la competitività della ricerca pisana e a favorirne la traduzione clinica, in particolare nei settori chiave dell’oncologia e delle neuroscienze.”, dichiara il Prof. Fabio Beltram, presidente della Fondazione Pisana per la Scienza ETS.

“Con questo lavoro i ricercatori di FPS offrono un riferimento importante a tutta la comunità scientifica nazionale ed internazionale”, sostiene il Prof. Giorgio Minotti, direttore scientifico della Fondazione Pisana per la Scienza ETS.

“Questo studio dimostra, per la prima volta, che le vie metaboliche svolgono un ruolo attivo e determinante nei processi di differenziamento cellulare, contribuendo alla formazione di una delle aree cerebrali più caratteristiche del cervello umano”, dichiara la Dott.ssa Maria Teresa Dell’Anno, ricercatrice presso la Fondazione Pisana per la Scienza ETS. 

“Il cervello è un organo affascinante, ancora in gran parte inesplorato. Questo studio dimostra come molti aspetti del suo sviluppo possano essere riprodotti in laboratorio grazie all’uso delle cellule staminali, fino ad arrivare a modelli più complessi come gli organoidi cerebrali”, afferma il Prof. Marco Onorati, docente presso il Dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa.