Il gene che controlla l’attività elettrica cerebrale

IL GENE CHE CONTROLLA L’ATTIVITÀ ELETTRICA CEREBRALE Si chiama Foxg1 e può modulare l’attività dei neuroni della nostro cervello

Una ricerca guidata da SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) di Trieste, Università di Trento e Istituto di Neuroscienze di Pisa, ha individuato il gene Foxg1 che ha la capacità di modulare l’attività elettrica dei neuroni della nostra corteccia cerebrale, elemento fondamentale per il funzionamento del nostro cervello, comportandosi come una vera e propria manopola molecolare.

Le enormi capacità di questo gene erano già note ai ricercatori, tanto da venir considerato un “Master Gene” un gene maestro, capace di coordinare l’azione di centinaia di altri geni necessari per lo sviluppo del nostro sistema nervoso centrale anteriore. Come riportato da questo nuovo studio, - spiega la SISSA in un comunicato ufficiale - da questo gene dipende anche “l’eccitabilità” dei neuroni, ossia la capacità che essi hanno nel rispondere agli stimoli, comunicando tra di loro e svolgendo tutti i compiti loro assegnati. Lo studio dei ricercatori si è basato su esperimenti che sono stati condotti su modelli animali e cellulari dove il gene Foxg1 aveva un’attività artificialmente alterata: con un’attività che potremmo definire scarsa, volta a riprodurre una situazione tipica nei pazienti affetti da una rara variante della Sindrome di Rett, malattia che è clinicamente riconducibile ad alcuni aspetti dello spettro autistico; o altrimenti con un’ attività particolarmente eccessiva, situazione che si verifica in una specifica variante della Sindrome di West, con sintomi neurologici molto importanti come ad esempio una grave epilessia oppure un severo ritardo cognitivo.

Grazie a queste osservazioni, le deduzioni avute dagli scienziati della ricerca hanno potuto avere le loro conferme, il difetto nella “manopola” si manifesta con un’alterata attività elettrica del cervello che comporta conseguenze importanti per l’intero sistema, in maniera molto speculare a quanto accade nelle due sindromi sopracitate. «Fare luce su questo meccanismo - dicono i ricercatori – ci permette di comprendere più profondamente il funzionamento del nostro sistema nervoso centrale sia quando è in salute che in caso di malattia, passo fondamentale per valutare possibili futuri interventi terapeutici per fronteggiare queste patologie».

Questa ricerca condotta sul gene Foxg1, cronologicamente è quella più recente e si va a collocare all’interno di una serie di tre studi riguardanti questo particolare gene, che sono appunto stati recentemente pubblicati dai ricercatori della SISSA sulla famosa rivista scientifica di Neuroscienza “Cerebral Cortex”. Un progetto iniziato oltre cinque anni fa, che ha visto coinvolte in prima linea l’equipe del professor Antonello Mallamaci della SISSA assieme ai ricercatori del Università di Trento e l’Istituto di Neuroscienze di Pisa, con il sostegno della Fondazione Telethon, in prima linea per la ricerca di cure per malattie genetiche rare, della Fondazione Francese “Jerome Lejeune” ed infine della FOXG1 Research Foundation (FRF).

«Sapevamo che questo gene era importante per lo sviluppo del sistema nervoso centrale anteriore» spiega Antonello Mallamaci,

Lo studio consentirà di approfondire il funzionameno del nostro sistema nervoso centrale

Da questo “Master Gene” dipende anche “l’eccitabilità” dei neuroni, ossia la capacità che hanno nel rispondere agli stimoli, comunicando tra di loro e svolgendo tutti i compiti che gli sono assegnati

professore di Biologia Molecolare presso la SISSA, che ha ricoperto il ruolo di coordinatore della ricerca. «Negli studi precedenti, in effetti, avevamo già messo in luce come fosse coinvolto nello sviluppo di particolari cellule del cervello, gli astrociti, come pure dei dendriti neuronali, che sono le parti delle cellule nervose che trasportano il segnale elettrico in arrivo alla cellula. Il fatto che fosse mutato in pazienti affetti da specifiche varianti delle sindromi di Rett e quella di West, in cui si assiste, rispettivamente, a un’insufficiente oppure ad un’eccessiva attività di questo gene, ci ha fatto esplorare la possibilità che il suo ruolo fosse anche un altro. E, da quanto emerso, sembrerebbe proprio così».

Lo studio avrebbe infatti evidenziato come nell’attivazione dell’attività elettrica di Foxg1, venga seguito un circuito positivo, come spiega ancora il professor Mallamaci: «Se il gene è molto attivo si registra un aumento dell’attività elettrica nella corteccia cerebrale. In più i neuroni, quando sono attivi, tendono a farlo lavorare ancor di più. Un processo, insomma, alimenta l’altro. Se però il gene funziona in maniera abnorme, oppure si trova in un numero di copie diverso da due, come avviene nelle sindromi di Rett ed in quella di West, il punto di equilibrio cambia e il regime di attività elettrica è alterato. Tutto questo, oltre a farci capire i meccanismi della

Il prossimo passo sarà capire il funzionamento dei geni mediatori, ossia quelli regolati da Foxg1

patologia, ci dice che Foxg1 funziona proprio come regolatore chiave dell’attività elettrica della corteccia cerebrale».

La ricerca non si ferma mai ed il team del professor Mallamaci è pronto ed ha già ben chiaro in mente quale sarà il prossimo obiettivo da raggiungere: occorre capire e comprendere il ruolo che svolgono i geni mediatori, ossia alcuni tra i moltissimi geni la cui azione è regolata dal gene maestro Foxg1. Questa analisi sarà molto importante per riuscire a comprendere in modo ancora più dettagliato come questo gene funzioni sia in condizioni normali che patologiche. «Posto che trovare una terapia per queste malattie è difficilissimo, lavorando così in profondità si potrebbe scoprire, per esempio, che la maggior parte dei problemi siano causati proprio da alcuni degli operatori che Foxg1 regola.

E che quindi si debba concentrare la nostra attenzione su questi obiettivi, piuttosto che sul gene maestro, magari utilizzando dei farmaci che già esistono e che si sono visti essere utili per rimediare a quegli specifici difetti». Infine il professore Mallamaci si sofferma ad analizzare quali potrebbero essere gli aspetti futuri nel caso si volesse invece andare a correggere le anomalie a carico del gene Foxg1 con la terapia genica: «Bisogna capire quando intervenire ossia da che momento in poi gli effetti patologici dovuti alla mutazione di tale gene diventano irreversibili. Per sostituire la copia difettosa con quella corretta bisogna intervenire prima di quel momento, il che potrebbe supporre di dover effettuare una diagnosi e una terapia genica prenatale. I prossimi passi che compiremo - conclude il professor Mallamaci – saranno orientati proprio nella direzione di comprendere più a fondo tutti questi aspetti». (M. M).