Biotecnologie per la Medicina Molecolare - 40 Ciclo

La paralisi sopranucleare progressiva (PSP) è una condizione neurodegenerativa caratterizzata dall'accumulo nel cervello di una forma specifica di proteina tau, nota come isoforma a quattro ripetizioni (4R). Ciò porta alla formazione di accumuli neurofibrillari all'interno dei neuroni (NFTs), degli astrociti (TAs) e degli oligodendrociti (CB). La forma clinica predominante di PSP, riconosciuta come sindrome di Richardson (PSP-RS), è caratterizzata da sintomi quali la compromissione oculomotoria verticale e instabilità posturale. La maggior parte dei casi di PSP è sporadica e i fattori di rischio genetici più comuni sono associati a varianti della proteina associata al microtubulo. Nonostante i numerosi studi clinici condotti di recente che hanno testato nuovi farmaci modificatori della malattia che hanno come bersaglio la proteina tau nella PSP RS, nessuno ha raggiunto gli endpoint primari. Le attuali conoscenze biologiche sulla PSP si sono basate principalmente su tessuti cerebrali post-mortem, concentrandosi quindi sullo stadio avanzato della malattia; manca dunque un'indagine sistematica sulla fisiopatologia della PSP allo stadio iniziale. Di conseguenza, esiste un gap significativo nella comprensione della progressione della malattia, in particolare nelle sue fasi iniziali, impedendo lo sviluppo di terapie mirate che potrebbero potenzialmente intervenire nelle fasi precoci della malattia. Gli organoidi cerebrali derivati da iPS sono emersi come un potente strumento in grado di ricapitolare le caratteristiche architettoniche e funzionali del cervello umano, offrendo un solido modello in vitro per lo studio dei disturbi neurologici. Tuttavia, il raggiungimento di una riproducibilità sperimentale coerente è ostacolato dalla differenziazione di più linee iPSC umane, complicata da fattori quali la variabilità dei donatori, le variazioni genetiche e le discrepanze sperimentali. I chimeroidi del mesencefalo rappresentano un modello di organoide cerebrale umano multi-donatore robusto e riproducibile, creato co-differenziando cellule di diversi pazienti all'interno di un unico organoide. I nostri dati preliminari indicano che i chimeroidi sono in grado di replicare le caratteristiche istologiche della PSP come mostrato dalla presenza di accumulo di proteina tau iperfosforilata, predominanza di 4R-tau, aumento delle cellule GFAP-positive. Inoltre, i chimeroidi della PSP mostrano la presenza di NFT e TAs e sono caratterizzati da processi poco ramificati e sottili di cellule immunoreattive alla tirosina idrossilasi (TH). Ulteriori ricerche saranno necessarie per lo studio molecolare della malattia. In particolare, sarà condotta un’analisi di sequenziamento dell’RNA di una singola cellula (scRNA-seq) che consentirà di identificare specifici marcatori cellulari e di comprendere le loro funzioni. Questo approccio mira a migliorare la nostra comprensione dell'intricata e complessa rete che guida la progressione della PSP. A complemento di ciò, il profilo proteomico dei chimeroidi della PSP e controlli sani sarà analizzato mediante la spettrometria di massa. Infine, l'analisi elettrofisiologica funzionale dei neuroni di soggetti malati e di individui sani concluderà il processo di acquisizione sistematica dei dati. Nell’insieme queste analisi mirano a identificare il profilo molecolare alla base della PSP, consentendo così di avanzare la ricerca neurologica e facilitando lo sviluppo di terapie di precisione.