Una nuova tecnica sviluppata all’Università di Padova potrebbe accelerare in modo significativo la ricerca di nuove terapie per Alzheimer e Parkinson. Un gruppo di studio coordinato dalla professoressa Onelia Gagliano e dalla professoressa Cecilia Laterza ha infatti messo a punto un metodo innovativo per ottenere neuroni umani in laboratorio in soli 12 giorni, invece delle 6-8 settimane necessarie con i protocolli tradizionali.

Il risultato apre prospettive importanti non solo per comprendere meglio le malattie neurodegenerative, ma anche per testare trattamenti in modo più rapido, preciso e personalizzato. Lo studio, pubblicato sul Journal of Molecular Neuroscience con il titolo Early Reprogramming Intermediates Enable Direct Neuronal Conversion Via NGN2, rappresenta un passo avanti concreto in un settore in cui la disponibilità di modelli cellulari umani affidabili è fondamentale.

Nuove terapie per Alzheimer e Parkinson, perché servono modelli cellulari umani

Lo sviluppo di nuove terapie per Alzheimer e Parkinson passa anche dalla possibilità di osservare la malattia direttamente su cellule umane. Questo è uno dei grandi limiti della ricerca neurologica: i neuroni dei pazienti non sono facilmente accessibili e non possono essere prelevati dal cervello per essere studiati in laboratorio.

Per questo motivo i ricercatori utilizzano cellule della pelle, in particolare i fibroblasti, per creare neuroni in vitro capaci di riprodurre alcune caratteristiche delle patologie neurologiche. Si tratta di una strategia preziosa perché consente di studiare i meccanismi cellulari alla base della neurodegenerazione e di valutare l’efficacia di farmaci sperimentali in un contesto più vicino alla realtà biologica del paziente.

In patologie complesse come Alzheimer, Parkinson e SLA, disporre di neuroni derivati direttamente da cellule del paziente può aiutare a identificare differenze individuali, capire come evolve il danno cellulare e costruire approcci terapeutici sempre più personalizzati.

Il limite dei metodi tradizionali

Fino a oggi, ottenere neuroni umani in laboratorio è stato possibile, ma con tempi lunghi e risultati non sempre ottimali. Le strategie più usate sono due.

La prima è la conversione diretta da fibroblasti a neuroni, ma richiede diversi fattori genetici, molte settimane di lavoro e un’efficienza spesso molto bassa, in alcuni casi inferiore al 5%.

La seconda prevede invece la trasformazione dei fibroblasti in cellule staminali pluripotenti indotte e, successivamente, la loro differenziazione in neuroni. Anche questo metodo è utile, ma richiede in media tra sei e otto settimane complessive e presenta alcune criticità, tra cui il rischio legato alla presenza di eventuali cellule staminali residue.

Questi limiti rallentano la ricerca e rendono più complesso il percorso verso nuove terapie per Alzheimer e Parkinson, perché ogni studio richiede tempi lunghi, costi elevati e una gestione tecnica molto accurata.

La tecnica sviluppata a Padova: neuroni umani in soli 12 giorni

La novità introdotta dal team dell’Università di Padova e del VIMM Istituto Medico di Medicina Molecolare, consiste in una procedura più veloce, efficiente e sicura. Il metodo prevede solo 3 giorni di riprogrammazione parziale delle cellule e 9 giorni di induzione neuronale, per un totale di 12 giorni.

In pratica, i ricercatori hanno dimostrato che non è necessario portare la cellula fino a uno stato staminale completo. Basta fermarsi in una fase intermedia, particolarmente favorevole, in cui la cellula ha già perso la sua identità originaria di fibroblasto ma non è ancora diventata una vera cellula staminale pluripotente.

È proprio questa “finestra temporale” di elevata plasticità a rendere le cellule più ricettive ai segnali che le guidano verso il destino neuronale. In questa fase, l’attivazione di un solo gene chiave, NGN2, risulta sufficiente per innescare la conversione in neuroni.

Secondo quanto spiegato dalla professoressa Onelia Gagliano, questo approccio permette di ridurre drasticamente i tempi evitando la completa stabilizzazione in uno stato pluripotente, con vantaggi importanti anche in termini di costi.

Perché questa scoperta può favorire nuove terapie per Alzheimer e Parkinson

L’aspetto più interessante della ricerca è il suo potenziale impatto applicativo. Avere neuroni umani disponibili in meno di due settimane significa rendere più rapida la costruzione di modelli cellulari di malattia e velocizzare la sperimentazione in laboratorio.

Questo può tradursi in diversi vantaggi concreti per lo sviluppo di nuove terapie per Alzheimer e Parkinson:

• studiare più rapidamente i meccanismi cellulari che causano la degenerazione dei neuroni;
• confrontare cellule ottenute da pazienti diversi per capire le differenze individuali;
• testare farmaci in modo più predittivo rispetto ai modelli animali;
• valutare la risposta del singolo paziente a trattamenti specifici;
• ridurre costi e tempi nei processi di ricerca preclinica.

In altre parole, il metodo potrebbe rafforzare la medicina personalizzata in ambito neurologico. La possibilità di creare modelli cellulari rapidi e riproducibili consente infatti di avvicinare sempre di più la ricerca di base alle esigenze cliniche reali.

Dall’intuizione iniziale a un progetto strutturato

La ricerca è iniziata nel 2020, quando Onelia Gagliano e Cecilia Laterza lavoravano come post-doc nel laboratorio del professor Nicola Elvassore. Dall’incontro tra competenze diverse ma complementari, quelle sulla riprogrammazione cellulare e quelle sul differenziamento neuronale, è nato il primo esperimento efficace.

Successivamente, da quell’intuizione si è sviluppato un progetto di ricerca più ampio, scritto da Gagliano e sostenuto da un grant STARS dell’Università di Padova. Il lavoro ha così portato alla definizione di un protocollo che oggi potrebbe diventare un riferimento importante per la ricerca sulle malattie neurodegenerative.

Le applicazioni possibili nella ricerca e nella medicina personalizzata

Le applicazioni di questa scoperta sono numerose. I neuroni ottenuti in laboratorio potrebbero essere utilizzati per ricostruire modelli di malattie neurologiche su base individuale, permettendo ai ricercatori di osservare direttamente come si manifestano alcune alterazioni cellulari in pazienti con Alzheimer, Parkinson o SLA.

Un altro uso promettente riguarda lo screening farmacologico su larga scala. Se il processo per ottenere neuroni è più rapido ed economico, diventa più semplice testare molte molecole candidate e selezionare quelle con i risultati più interessanti.

In prospettiva, questa tecnologia potrebbe diventare utile anche per valutare la risposta individuale ai trattamenti. Questo significa che un domani lo sviluppo di nuove terapie per Alzheimer e Parkinson potrebbe passare anche attraverso piattaforme sperimentali costruite a partire dalle cellule del singolo paziente.

I prossimi obiettivi del team di ricerca

Il lavoro, però, non si ferma qui. I ricercatori puntano ora ad approfondire alcuni aspetti decisivi. Il primo è capire se i neuroni ottenuti con questo protocollo rapido siano già pienamente maturi e funzionali, oppure se necessitino di ulteriori fasi di sviluppo.

Un altro obiettivo riguarda lo studio degli stati intermedi di plasticità cellulare, per comprendere meglio quali modifiche epigenetiche rendano possibile questa trasformazione così veloce.

Infine, il protocollo sarà applicato a cellule di pazienti con malattie neurologiche reali, per verificare se i neuroni ottenuti siano davvero capaci di replicare in vitro le caratteristiche biologiche tipiche della patologia.

Una strada promettente contro le malattie neurodegenerative

La scoperta realizzata a Padova non rappresenta ancora una cura, ma offre uno strumento molto concreto per rendere più veloce ed efficace la ricerca. E nella corsa verso nuove terapie per Alzheimer e Parkinson, la disponibilità di modelli cellulari umani rapidi, accessibili e personalizzati potrebbe fare la differenza.

Ridurre i tempi di produzione dei neuroni da settimane a pochi giorni vuol dire facilitare gli studi di laboratorio, ampliare il numero di test possibili e migliorare la capacità di analizzare il comportamento delle cellule malate. È un passo tecnico, ma con conseguenze potenzialmente molto rilevanti per il futuro della neurologia e della medicina personalizzata.