Sox2: un nuovo gene nello sviluppo dell’atassia cerebellare

Glia, maggio 2018
Un nuovo gene nello sviluppo dell’atassia cerebellare

Cerrato V¹, Mercurio S², Leto K¹, Fucà E¹, Hoxha E¹, Bottes S², Pagin M², Milanese M³, Ngan CY⁴, Concina G¹, Ottolenghi S², Wei CL⁴, Bonanno G³, Pavesi G⁵, Tempia F¹, Buffo A¹, Nicolis SK².

Nello studio pubblicato su Glia, il gruppo di ricerca guidato da Annalisa Buffo, in collaborazione con il laboratorio milanese guidato da Silvia Nicolis e con il gruppo di ricerca NICO “Neurofisiologia delle malattie neurodegenerative” del prof. Tempia, ha svelato un ruolo inedito del fattore di trascrizione Sox2 nel corretto sviluppo del cervelletto.

Sox2 è ampiamente espresso nel sistema nervoso centrale in via di sviluppo, e nell’uomo la sua mutazione è stata associata a difetti neurologici che colpiscono gli occhi, l’ippocampo e la parte ventrale del prosencefalo. Tali difetti dipendono principalmente dalla perdita della glia radiale, un tipo di cellule progenitrici in grado di generare la maggior parte dei tipi cellulari del nostro sistema nervoso (neuroni, astrociti e oligodendrociti).

I nostri ricercatori hanno dimostrato che l’eliminazione selettiva di Sox2 nel cervelletto durante il suo sviluppo embrionale causa difetti motori tipici dell’atassia cerebellare, identificati con specifici test comportamentali, e risulta in un cervelletto di ridotte dimensioni rispetto al normale. Inoltre, in assenza di Sox2, la glia di Bergmann - un tipo di astrociti del cervelletto essenziale per il suo corretto funzionamento - mostra una morfologia e una localizzazione errate, che contribuiscono all’insorgenza del comportamento atassico.

Questi risultati definiscono per la prima volta il ruolo di Sox2 nello sviluppo e nelle funzioni del cervelletto e identificano in questo fattore di trascrizione un elemento di potenziale rilevanza nello sviluppo di atassia non solo nel modello animale, ma anche nell’uomo. Studi più approfonditi potranno, in futuro, indagare il suo ruolo nelle atassie umane.

Figura 1. (A-B) Morfologia del cervelletto adulto, visione dorsale. Nei topi mutanti (B), il cervelletto risulta di ridotte dimensioni rispetto ai controlli (A). Le performance motorie di animali mutanti e di controllo sono state valutate mediante i test del rotarod (C) e del beam (D,E) che hanno rivelato sintomi di atassia nei topi mutanti. Al test del rotarod, infatti, i topi mutanti mostrano una minore resistenza sulla ruota accelerata (C), mentre durante il beam test impiegano più tempo ad attraversare la sbarra (D) e, nel farlo, compiono più scivolamenti con le zampe (E).

Figura 2. I topi mutanti mostrano difetti della Glia di Bergmann. Le cellule della Glia di Bergmann, identificate da marcatori specifici come GFAP e S100B, appaiono correttamente allineate lungo lo strato delle cellule di Purkinje (PCL) nei topi di controllo, sia al giorno di vita 19 (A-A’), sia a 8 mesi (B-B’). Al contrario, nei topi mutanti numerose cellule della Glia di Bergmann a 19 giorni appaiono erroneamente localizzate nello strato molecolare (ML; frecce in C’); tali cellule sono ancora evidenti ad 8 mesi (frecce in D). La marcatura con GFAP (C, C’’, D’) evidenzia inoltre una insolita morfologia multipolare di queste cellule (teste di freccia in C’’ e D’).

¹ Department of Neuroscience Rita Levi-Montalcini, University of Torino, Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi (NICO), Regione Gonzole, 10, Orbassano, (Torino), 10043, Italy.
² Department of Biotechnology and Biosciences, University of Milano-Bicocca, piazza della Scienza 2, Milano, 20126, Italy.
³ Department of Pharmacy, Pharmacology and Toxicology Unit and Center of Excellence for Biomedical Research, University of Genova, Viale Cembrano 4, Genoa, 16148, Italy.
⁴ The Jackson Laboratory for Genomic Medicine, Farmington, Connecticut.
⁵ Department of Biosciences, University of Milano, 20100, Italy