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2 giugno 2023

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di Rachel Gordon, Laboratorio di informatica e intelligenza artificiale del MIT

Il tuo cervello è alimentato da 400 miglia di vasi sanguigni che forniscono nutrienti, eliminano i prodotti di scarto e formano una stretta barriera protettiva, la barriera ematoencefalica, che controlla quali molecole possono entrare o uscire. Tuttavia, non è ancora chiaro come queste cellule vascolari cerebrali cambino tra le regioni del cervello, o nella malattia di Alzheimer, alla risoluzione di una singola cellula.

Per affrontare questa sfida, un team di scienziati del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT, del Picower Institute for Learning and Memory e del Broad Institute, ha recentemente presentato un atlante molecolare sistematico della vascolarizzazione del cervello umano e dei suoi cambiamenti nella malattia di Alzheimer. (AD) in sei regioni del cervello, in un articolo pubblicato su Nature Neuroscience.

La malattia di Alzheimer è una delle principali cause di morte, colpisce un americano su nove sopra i 65 anni e porta a un declino cognitivo debilitante e devastante. La funzione compromessa della barriera ematoencefalica (BBB) ​​è stata a lungo associata all'Alzheimer e ad altre malattie neurodegenerative come il Parkinson e la sclerosi multipla. Tuttavia, le basi molecolari e cellulari della disregolazione della BBB rimangono mal definite, in particolare nella risoluzione di una singola cellula in più regioni cerebrali e in molti donatori.

Addentrandosi nelle complessità della nostra materia grigia, i ricercatori hanno creato un atlante molecolare del sistema vascolare del cervello umano attraverso 428 donatori, di cui 220 con diagnosi di Alzheimer e 208 controlli. Hanno caratterizzato oltre 22.514 cellule vascolari provenienti da sei diverse regioni del cervello, misurando l'espressione di migliaia di geni per ciascuna cellula. I set di dati risultanti hanno svelato cambiamenti interessanti nell’espressione genetica in diverse regioni del cervello e forti contrasti tra gli individui affetti da AD e quelli senza.

"Lo sviluppo della terapia dell'Alzheimer deve affrontare un ostacolo significativo: le alterazioni cerebrali iniziano decenni prima che i segni cognitivi facciano il loro debutto, a quel punto potrebbe essere già troppo tardi per intervenire in modo efficace", commenta il ricercatore principale del MIT CSAIL e il professor Manolis Kellis del MIT EECS, senior dello studio. autore. "Il nostro lavoro traccia il terreno dei cambiamenti vascolari, uno dei primi marcatori dell'Alzheimer, in più regioni del cervello, fornendo una mappa per guidare le indagini biologiche e terapeutiche nelle fasi iniziali della progressione della malattia".

I fili del sistema vascolare del nostro cervello umano, e ogni parte del nostro cervello e del nostro corpo, sono composti da milioni di cellule, che condividono tutte lo stesso codice DNA, ma ognuna esprime un diverso sottoinsieme di geni, che ne definiscono i ruoli funzionali e il tipo cellulare distinto. Utilizzando le distinte firme dell'espressione genica di diverse cellule cerebrovascolari, i ricercatori hanno distinto 11 tipi di cellule vascolari.