La terapia genica potrebbe ripristinare la plasticità cerebrale nell'autismo / Gene Therapy Could Restore Brain Plasticity in Autism

La terapia genica potrebbe ripristinare la plasticità cerebrale nell'autismo / Gene Therapy Could Restore Brain Plasticity in Autism

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

L'aumento dell'espressione di un singolo gene ha ripristinato la capacità del cervello di rispondere alle esperienze nei modelli NDD.

Alcuni sintomi dei disturbi del neurosviluppo (NDD), come il disturbo dello spettro autistico e l'epilessia, potrebbero derivare da una disfunzione di determinati neuroni nel cervello e dalla loro capacità di modificare le proprie proprietà in risposta alle esperienze, un processo chiamato plasticità dipendente dall'esperienza. In una ricerca preclinica pubblicata su Nature, un gruppo guidato da ricercatori del Mass General Brigham ha identificato i geni coinvolti nella plasticità di questi neuroni e ha poi dimostrato i benefici derivanti dalla sovraespressione di un gene chiave.

"Il deterioramento cognitivo e le convulsioni sono caratteristiche distintive dei disturbi del neurosviluppo e rappresentano un'importante esigenza clinica ancora insoddisfatta", ha affermato l'autore senior Amar Sahay, PhD, del Dipartimento di Psichiatria del Mass General Brigham e membro associato del Broad Institute del MIT e di Harvard. "Nei nostri studi preliminari dimostriamo che intervenire su un singolo gene candidato potrebbe essere sufficiente a invertire i deficit dello sviluppo, anche in età adulta".

Il gruppo di Sahay, guidato dai co-primi autori Yu-Tzu Shih, PhD e Jason Alipio, PhD, ha effettuato uno screening per individuare i geni coinvolti nella plasticità di un tipo specifico di cellula cerebrale nota come neurone inibitore della parvalbumina. I ricercatori hanno scelto di approfondire lo studio di un gene, Meis2, che hanno scoperto essere espresso a bassi livelli nei neuroni inibitori della parvalbumina, ma la cui espressione aumenta in risposta all'esperienza.

Utilizzando la terapia genica, Sahay e colleghi hanno scoperto che l'aumento dell'espressione di Meis2 nei neuroni inibitori della parvalbumina in un modello murino di NDD ampiamente utilizzato ha riequilibrato l'eccitazione e l'inibizione nel cervello, ripristinato la plasticità dipendente dall'esperienza e migliorato la memoria spaziale e sociale. Lo stesso intervento ha anche ridotto la frequenza delle crisi epilettiche e corretto le anomalie nell'attività delle reti cerebrali importanti per la cognizione, suggerendo un ampio recupero funzionale.

"Lo sviluppo di nuove terapie per le malattie neurodegenerative dipende dalla comprensione dei meccanismi attraverso i quali i geni di rischio causano le menomazioni", ha affermato Sahay. "Il percorso che va dal meccanismo alla terapia è lungo e arduo, ma partire da una profonda conoscenza del meccanismo è fondamentale per aumentare le probabilità di successo."

ENGLISH

Increasing the expression of a single gene restored the brain's ability to respond to experiences in NDD models.

Some of the symptoms of neurodevelopmental disorders (NDDs) such as autism spectrum disorder and epilepsy may result from dysfunction of certain neurons in the brain and their ability to change their properties in response to experiences-a process called experience-dependent plasticity. In preclinical research published in Nature, a team led by investigators at Mass General Brigham identified genes involved in these neurons’ plasticity and then demonstrated benefits to overexpressing one key gene.

“Cognitive impairment and seizures are hallmarks of neurodevelopmental disorders and represent a large, unmet clinical need,” said senior author Amar Sahay, PhD, of the Department of Psychiatry at Mass General Brigham and an associate member of the Broad Institute of MIT and Harvard. “We show in proof-of-concept studies that targeting one candidate gene could be sufficient to reverse developmental deficits, even in adulthood.”

The Sahay team, led by co-first authors Yu-Tzu Shih, PhD and Jason Alipio, PhD, screened for genes involved in the plasticity of a specific type of brain cell known as parvalbumin inhibitory neurons. The researchers chose to further pursue a gene, Meis2, which they found is expressed at low levels in parvalbumin inhibitory neurons but is elevated in response to experience.

Using gene therapy, Sahay and colleagues found that boosting Meis2 expression in parvalbumin inhibitory neurons in a widely used NDD mouse model rebalanced excitation and inhibition in the brain, restored experience-dependent plasticity, and improved spatial and social memory. The same intervention also reduced seizure frequency and corrected abnormalities in brain network activity important for cognition, suggesting broad functional recovery.

“The development of new therapeutics for NDDs is dependent on understanding the mechanisms by which risk genes cause impairments,” said Sahay. “The path from mechanism to therapy is a long and arduous one, but starting with a deep insight into mechanism is crucial to increasing the likelihood of success.”

Da:

https://www.technologynetworks.com/biopharma/news/gene-therapy-could-correct-brain-network-abnormalities-in-autism-415587