Nell’affascinante mondo della genetica, un significativo passo avanti è stato compiuto dai ricercatori del Centro per la Regolazione Genomica (CRG) di Barcellona, secondo cui i problemi di apprendimento e memoria nella sindrome di Down, sarebbero collegati alla cosiddetta “materia oscura” del genoma, cioè tutta la percentuale di DNA ad oggi avente una funzione ignota. Protagonista della storia: il gene Snhg11
Problemi di apprendimento e memoria nella sindrome di Down: il ruolo della “materia oscura”
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Perché le persone affette da sindrome di Down hanno difficoltà di apprendimento e memoria? La risposta arriva dallo studio condotto dai ricercatori del CRG sulla genomica.
L’attenzione degli esperti è da sempre focalizzata sui geni codificanti proteine, che rappresentano solo una piccola parte dell’intero genoma umano, approssimativamente il 2%.
Il resto del genoma è spesso definito come “materia oscura“, (ampi tratti di sequenze di DNA non codificanti).
Sebbene non producano proteine direttamente, questi tratti hanno guadagnato sempre più riconoscimento per il loro ruolo nella regolazione dell’attività genetica, nell’influenzare la stabilità del genoma e nel contribuire a tratti complessi e malattie.
In questo contesto emerge il gene Snhg11, situato appunto nella “materia oscura” del genoma.
Conosciamo Snhg11
Snhg11 è un lungo RNA non codificante, una classe speciale di molecole di RNA trascritte dal DNA ma che non si traducono in proteine.
Ebbene, gli RNA non codificanti svolgono ruoli fondamentali come regolatori dei processi biologici normali. Anomalie nella loro espressione sono state precedentemente associate allo sviluppo di malattie umane, come il cancro.
Ciò che rende questa scoperta particolarmente significativa?
Lo studio condotto dal CRG dimostra per la prima volta che Snhg11 gioca un ruolo importante nella patogenesi della sindrome di Down. Prima di capire come si è arrivati alla conclusione, utile soffermarsi sulla condizione.
Focus sulla sindrome di Down: problemi di apprendimento, memoria e non solo
La sindrome di Down è una condizione genetica caratterizzata dalla presenza di una copia extra del cromosoma 21, fenomeno noto come trisomia 21. È la causa genetica più diffusa di disabilità intellettiva. Colpisce circa cinque milioni di persone in tutto il mondo. Questa condizione può manifestarsi in vari modi e può influenzare diversi aspetti della vita delle persone affette.
Le persone con sindrome di Down spesso presentano problemi di memoria e apprendimento, attribuiti in parte ad anomalie riscontrate nell’ippocampo, una regione del cervello coinvolta appunto nei due processi. Tuttavia, è importante notare che ogni individuo con sindrome di Down è unico e può manifestare una vasta gamma di abilità e sfide.
Oltre ai problemi cognitivi, la sindrome può anche comportare diverse caratteristiche fisiche riconoscibili, come il tipico aspetto del volto, con occhi a mandorla, un naso piccolo e piatto, e una lingua spesso protrudente. Le persone con questa condizione possono anche avere una maggiore predisposizione a sviluppare alcune patologie mediche, come cardiopatie congenite, problemi di udito e vista, problemi gastrointestinali e disturbi della tiroide.
Quanto alle aspettative di vita, esse dipendono da diversi fattori come le condizioni mediche associate, l’accesso alle cure mediche, lo stile di vita e il sostegno familiare. Tuttavia, con i progressi nella medicina e nei trattamenti, nonché con un migliore sostegno sociale ed educativo, molte persone con sindrome di Down oggi vivono molto più a lungo rispetto al passato (fino a 60 anni o più). Ma veniamo allo studio.
Gli esperimenti: il sequenziamento dell’RNA a nucleo singolo
Gli scienziati si sono immersi nel misterioso mondo dell’ippocampo, il centro del cervello coinvolto nell’apprendimento e nella memoria.
Hanno esplorato questo intricato paesaggio neuronale utilizzando modelli murini con una composizione genetica simile alla sindrome di Down, la trisomia 21 che affligge gli esseri umani.
Hanno quindi isolato i nuclei delle cellule cerebrali utilizzando una tecnica all’avanguardia chiamata “sequenziamento dell’RNA a nucleo singolo”. Obiettivo? Scoprire come la presenza di un cromosoma 21 extra influisce sull’intricato sistema cellulare.
Ebbene, tra le cellule del giro dentato, una parte dell’ippocampo situata nella parte più mediale della corteccia cerebrale, hanno scoperto un fenomeno sorprendente.
«Il gene è particolarmente attivo nel giro dentato, una parte dell’ippocampo, in cui nuovi neuroni vengono continuamente creati per tutta la vita. Abbiamo scoperto che Snhg11 espresso in modo anomalo provoca una ridotta neurogenesi e un’alterata plasticità, che svolge un ruolo diretto nell’apprendimento e nella memoria, indicando così un ruolo chiave nella fisiopatologia della disabilità intellettiva». Ad affermarlo il dottor César Sierra, primo autore dello studio.
Ma la scoperta non si è fermata qui.
Ulteriori esperimenti sull’apprendimento: test comportamentali
Per indagare sugli effetti della ridotta espressione di Snhg11 sulla cognizione e sulla funzione cerebrale, gli scienziati hanno sperimentato dapprima la riduzione dell’attività del gene nel cervello di topi sani. Questo è stato ottenuto tramite manipolazioni sperimentali per ridurre i livelli di Snhg11. Ciò ha consentito loro di osservare gli impatti diretti sul cervello dei topi.
Per valutare l’impatto reale di queste scoperte, gli scienziati hanno poi sottoposto i topi a vari test comportamentali. I risultati hanno confermato che i bassi livelli di Snhg11 portano a problemi di memoria e di apprendimento simili a quelli osservati nella sindrome di Down.
Infine, esaminando i tessuti cerebrali umani (post-mortem) di individui con sindrome di Down, hanno fatto una scoperta ancora più straordinaria. I livelli di Snhg11 erano notevolmente più bassi.
Importanza dello studio
La ricerca, pubblicata sulla rivista Molecular Psychiatry, apre nuove strade per la comprensione della sindrome di Down. Il gene infatti, non solo fornisce una nuova prospettiva sulla complessità della malattia, ma offre una preziosa opportunità per sviluppare terapie mirate e approcci terapeutici innovativi per migliorare la qualità della vita delle persone colpite da questa condizione.
Snhg11 e cancro
È interessante notare che Snhg11 è stato precedentemente associato alla proliferazione cellulare in diversi tipi di cancro. Questo ha suscitato l’interesse degli scienziati che intendono condurre ulteriori ricerche per comprendere meglio i meccanismi d’azione coinvolti.
Inoltre, prevedono di esplorare se altri geni correlati ai lunghi RNA non codificanti, molti dei quali ancora da scoprire, possano contribuire a una comprensione più approfondita delle basi genetiche delle malattie cognitive e alla ricerca di nuove terapie mirate.
«Esistono molti interventi per aiutare le persone con sindrome di Down a vivere in modo indipendente, ma solo pochi sono farmacologici. Studi come questo aiutano a gettare le basi per trovare strategie che possano aiutare a migliorare la memoria, l’attenzione e le funzioni linguistiche, o a prevenire il declino cognitivo associato all’invecchiamento».
Questa la conclusione della Dott.ssa Mara Dierssen, coautrice dell’articolo e capogruppo del laboratorio di neurobiologia cellulare e dei sistemi del Centro per la regolazione genomica di Barcellona.
Fonte
LncRNA Snhg11, un nuovo candidato che contribuisce alla neurogenesi, alla plasticità e ai deficit di memoria nella sindrome di Down, Molecular Psychiatry
Materiale fornito dal Centro per la regolazione genomica di Barcellona