Lesioni spinali: due nuove ricerche su rigenerazione e neuroinfiammazione

Frontiers in Molecular Biosciences e Biomedicines

Lesioni spinali

Una nuova molecola per contribuire alla rigenerazione delle fibre nervose dopo un trauma spinale e un approccio efficiente per studiare la neuroinfiammazione nel paziente. Sono questi i risultati dei due nuovi lavori pubblicati dal nostro gruppo di Sviluppo e Patologia del Cervello guidato da Alessandro Vercelli.

Le lesioni traumatiche del midollo spinale determinano l’interruzione di fibre nervose che mettono in comunicazione il cervello con la periferia e viceversa provocando, a seconda della severità del danno, una parziale o totale disabilità funzionale nei soggetti colpiti. A oggi non esiste un efficace trattamento per tale patologia, perché non si riesce a ottenere la rigenerazione delle fibre nervose. La chiave per sviluppare nuove strategie terapeutiche è comprendere i complessi meccanismi cellulari e molecolari coinvolti in questo processo, studiandoli a fondo grazie alla ricerca di base.

I ricercatori del NICO Marina Boido, Alessandro Vercelli (Gruppo Sviluppo e Patologia del Cervello) e Matilde Ghibaudi (ora all’IIT di Genova) hanno recentemente pubblicato due importanti lavori nell’ambito della ricerca sui traumi spinali.

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su Frontiers in Molecular Biosciences

Il primo, in collaborazione con i gruppi di Ferdinando Di Cunto (Gruppo NICO di Neurogenesi Embrionale) e di Tamas Dalmay (Università dell’East Anglia, Regno Unito), pubblicato su Frontiers in Molecular Biosciences, ha permesso di identificare un miRNA particolarmente rilevante in caso di lesione spinale.

I miRNA sono piccole molecole di RNA non codificanti, in grado di controllare e influenzare contemporaneamente numerosi processi biologici.
Studiando il loro coinvolgimento negli eventi legati al danno spinale, abbiamo osservato che nei neuroni il cui assone è stato lesionato viene attivato il miRNA-7b-3p, che sembra avere una duplice azione: supportare la sopravvivenza dei neuroni lesionati e mantenere condizioni di maggiore plasticità, che possono renderli più pronti ad innescare fenomeni rigenerativi.

MiRNA deregolati dopo trauma spinale (TS), rappresentati come “mappa di calore”, in 4 gruppi sperimentali (P15 12 ore, P15 3 giorni, P90 12 ore, P90 3 giorni). B) La sovraregolazione di miR-7b-3p è stata confermata in tutti i gruppi TS dalla real time PCR.

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su Biomedicines

Il secondo lavoro, realizzato in collaborazione con il gruppo di ricerca di Enzo Terreno (Università di Torino) e pubblicato su Biomedicines, è invece focalizzato sullo studio della neuroinfiammazione, un processo che include il reclutamento di cellule immunitarie nel sito di lesione e l’attivazione delle cellule gliali, che nel sistema nervoso hanno funzioni di supporto e di ‘sentinelle’. 

Monitorare il decorso dei fenomeni infiammatori è fondamentale per comprendere gli eventi che caratterizzano le fasi successive al trauma, in modo da selezionare la finestra temporale e le strategie terapeutiche ottimali.

Utilizzando un’emulsione contenente fluoro, abbiamo potuto marcare i macrofagi (cellule immunitarie, che vengono normalmente richiamate verso il sito di lesione) e ne abbiamo seguito gli spostamenti verso la sede dell’infiammazione.
Per farlo ci siamo serviti della risonanza magnetica, una metodica non invasiva che permette di effettuare le analisi direttamente in vivo. Inoltre, abbiamo anche scoperto che l’emulsione utilizzata per permettere la visualizzazione delle cellule infiammatorie rende i macrofagi più “buoni”, inducendoli ad esprimere un profilo anti-infiammatorio.

Immagini rappresentative della lesione spinale, 14 giorni dopo il danno e dopo una singola somministrazione della nanoemulsione contenente fluoro (PFCE-NE). (B) Immagine di microscopia confocale a livello della lesione del midollo spinale che mostra l'internalizzazione di PFCE-NE (rosso) nei macrofagi IBA1-positivi (verde). I nuclei (marcati con DAPI) sono visualizzati in blu.

Perciò, grazie a questi due lavori, abbiamo ora una nuova molecola di cui possiamo stimolare la produzione per contribuire alla rigenerazione delle fibre nervose dopo un trauma spinale, e un efficiente approccio che ci permette di studiare la neuroinfiammazione nel paziente, a cui si associa un effetto potenzialmente terapeutico nel modularla.

Ghibaudi M^1,2,*, Boido M¹, Green D³, Signorino E¹, Berto GE¹, Pourshayesteh S¹, Singh A^4†, Di Cunto F¹, Dalmay T^4†, Vercelli A¹ (2021) miR-7b-3p Exerts a Dual Role After Spinal Cord Injury, by Supporting Plasticity and Neuroprotection at Cortical Level. Front Mol Biosci 

¹ Department of Neuroscience “Rita Levi Montalcini,” Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi, University of Turin, Orbassano, Italy
² Polymers and Biomaterials, Italian Institute of Technology, Genova, Italy
³ Norwich Medical School, University of East Anglia, Norwich, United Kingdom
⁴ School of Biological Sciences, University of East Anglia, Norwich, United Kingdom

Francesca Garello,^1,† Marina Boido,^2,3,4,*† Martina Miglietti,³ Valeria Bitonto,¹ Marco Zenzola,¹ Miriam Filippi,¹ Francesca Arena,^1,5 Lorena Consolino,¹ Matilde Ghibaudi,^2,3 and Enzo Terreno^1,* (2021) Imaging of Inflammation in Spinal Cord Injury: Novel Insights on the Usage of PFC-Based Contrast Agents. Biomedicines

¹ Molecular and Preclinical Imaging Centers, Department of Molecular Biotechnology and Health Sciences, University of Torino, 10126 Torino, Italy; 
² Department of Neuroscience “Rita Levi Montalcini”, University of Turin, 10126 Turin, Italy;³ Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi, University of Turin, 10043 Orbassano (TO), Italy; 
⁴ National Institute of Neuroscience (INN), 10126 Turin, Italy⁵ Institute of Biostructures and Bioimaging (IBB), Italian National Research Council (CNR), 10126 Torino, Italy^†These authors contributed equally to this work.