Scoperte le basi genetiche di oltre 130 malattie del cervello

Un insieme di proteine del cervello è coinvolto in più di 130 malattie cerebrali e fornisce una nuova visione dell’evoluzione del comportamento. In una ricerca pubblicata oggi su Nature, infatti, alcuni scienziati hanno studiato campioni di tessuto cerebrale umano isolando una serie di proteine che incidono in circa 130 malattie del cervello, tra le quali Alzheimer e Parkinson. Il documento palesa anche l’esistenza di un legame tra le malattie e l’evoluzione del cervello umano.

Secondo le l’Organizzazione Mondiale della Sanità le malattie del cervello rappresentano il principale handicap del mondo medico e i costi negli USA superano i 300 miliardi di dollari.

Il cervello è l’organo più complesso del nostro corpo, con milioni di cellule nervose connesse da miliardi di sinapsi. All’interno di ogni sinapsi c’è una serie di proteine, che, come i componenti di un motore, si legano insieme per costruire una macchina molecolare chiamata densità postsinaptica, anche nota come PSD. Sebbene gli studi sulle sinapsi degli animali abbiano individuato la PSD come un elemento di fondamentale importanza nello studio delle malattie e dei comportamenti umani, la conoscenza della PSD umana è molto scarsa.

Una squadra di scienziati dell’Università di Edimburgo e dell’Istituto “Wellcome Trust Sanger”, guidati dal Professor Seth Grant, ha estratto la PSD dalle sinapsi dei pazienti sottoposti ad interventi chirurgici al cervello e hanno scoperto le loro componenti molecolari utilizzando un metodo noto come proteomica e cioè tramite l’identificazione sistematica delle proteine. Questo metodo permette di conoscere e quindi classificare le proteine secondo la loro struttura, funzione, attività, quantità e secondo le interazioni molecolari. Da questo è emerso che 1.461 proteine, ognuna codificata da un gene diverso, si trovano nelle sinapsi umana. Ciò ha reso possibile, per la prima volta, l’identificazione sistematica delle malattie che colpiscono le sinapsi umana e ha fornito un nuovo metodo di studio dell’evoluzione del cervello e del comportamento umano.

“Abbiamo scoperto che circa 130 malattie del cervello coinvolgono la PSD, molte di più rispetto a ciò che ci aspettavamo”, ha dichiarato il Professor Grant. “Fra queste malattie sono incluse le comuni malattie debilitanti come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson e altre patologie neurodegenerative, nonché epilessie e malattie infantili dello sviluppo, comprese forme di autismo e difficoltà di apprendimento”.

“Le nostre scoperte mostrano che la PSD umana è al centro di una vasta gamma di malattie che affliggono milioni di persone”, ha detto il Professor Grant.

“Piuttosto che radunare i soliti ‘indiziati’, ora abbiamo una playlist molecolare completa di 1000 sospetti , ha detto il Professor Jeffrey L. Noebels, professore di neurologia, neuroscienze e genetica umana al Baylor College di Medicina. Una proteina ogni sette di questo elenco speciale è coinvolta in un disturbo clinico noto. La tecnologia del proteoma postsinaptico offre adesso ai ricercatori un punto di ingresso, e a noialtri un posto in prima fila nella comprensione della complessità dei disturbi del cervello umano.”

I risultati aprono nuove strade dirette verso la lotta contro tali malattie. “Dato che molte malattie coinvolgono lo stesso insieme di proteine, noi potremmo essere in grado di sviluppare nuovi trattamenti che potrebbero essere utilizzati per la cura di diverse malattie”, chiarisce il Professor Grant e aggiunge: “Noi stiamo anche provvedendo allo sviluppo di nuovi test genetici diagnostici e nuovi metodi di classificazione delle malattie che colpiscono il cervello per aiutare i medici in questa operazione. ” Per raggiungere questo obiettivo il gruppo ha creato il primo network molecolare, una tabella di marcia delle molecole delle sinapsi umane, che mostra in che modo molte proteine e malattie sono interconnesse.

Per accelerare la scoperta e l’applicazione dei loro dati, gli scienziati hanno pubblicato tutti i loro dati sul loro sito web in una zona di pubblico dominio – G2Cdb. Il team è sicuro che i dati sul proteoma della PSD saranno estremamente utili per la comprensione del cervello, così come lo è stato il genoma per la comprensione del DNA.

Gli scienziati sono stati in grado di utilizzare il loro studio sulle malattie per individuare le radici biologiche del comportamento umano. Hanno scoperto che le proteine della PSD hanno e svolgono un ruolo importante nei comportamenti cognitivi come l’apprendimento e la memoria, le emozioni e lo stato d’animo, così come nei comportamenti sociali e nella dipendenza o abuso di droghe. Le conclusioni mostrano dettagliatamente in che modo una mutazione del DNA può avere effetti su aspetti fondamentali del nostro comportamento.

Il team ha, inoltre, esaminato il tasso di cambiamento delle proteine PSD nel corso di milioni di anni di evoluzione dei mammiferi, aspettandosi che tali proteine mutassero allo stesso ritmo delle altre proteine. Inaspettatamente, la squadra ha, invece, scoperto che le proteine del PSD mutano molto meno velocemente rispetto alle precedenti previsioni, rivelando che nel tempo la PSD si è ben tutelata dai cambiamenti.

“La conservazione della struttura di queste proteine suggerisce che i comportamenti governati dalla PSD e le malattie ad essa associata non sono mutate molto nel corso dei secoli. Inoltre, questo dimostra anche che le sinapsi nei roditori sono molto più simili a quelle degli esseri umani di quanto ci aspettassimo, il che rende evidente che i topi e ratti sono esseri adatti per lo studio delle malattie del cervello umano” ha dichiarato il Professor Grant.

Il Professor Jonathan R Seckl, Professore di medicina molecolare, capo ricercatore presso il College di medicina e medicina veterinaria dell’Istituto di ricerca Queen’s Medical Research dell’Università di Edimburgo conclude dicendo: “Questa splendida collaborazione è un importante passo in avanti, che non mancherà di far emergere le cause di molti dei più importanti disturbi neurologici che sono così comuni in Gran Bretagna, oltre ad indicare nuovi metodi per sviluppare trattamenti curativi per queste patologie così invalidanti.”

Questo progetto è stato condotto all’interno del  “Genes to Cognition Program”, che è un programma di ricerca volto a comprendere le basi molecolari del comportamento e delle malattie del cervello.