Una svolta con le cellule staminali produce motoneuroni umani del rombencefalo

I ricercatori hanno prodotto motoneuroni umani funzionali del rombencefalo a partire da cellule staminali dopo aver identificato una biforcazione precedentemente trascurata nello sviluppo iniziale del cervello. La scoperta potrebbe offrire agli scienziati un modo per studiare le cellule nervose coinvolte nella deglutizione, nei movimenti del viso e nella respirazione—funzioni che vengono progressivamente perdute nell’atrofia muscolare spinale e nella sclerosi laterale amiotrofica.

Secondo quanto riferisce SciTechDaily, il team guidato da Stanford Medicine ha ricondotto le cellule a un distinto percorso embrionale, invece di cercare di convertire progenitori destinati a formare altre parti del cervello. I risultati sono stati pubblicati su Nature Neuroscience il 18 settembre 2026.

I neuroni coltivati in laboratorio hanno generato potenziali d’azione, gli impulsi elettrici che le cellule nervose utilizzano per comunicare. Hanno inoltre prodotto proteine associate alle aree del rombencefalo che controllano i muscoli del viso e della gola, suggerendo che le cellule avessero acquisito caratteristiche fondamentali delle loro controparti naturali.

Un percorso separato verso il rombencefalo

I ricercatori sono partiti da cellule staminali pluripotenti umane, che possono svilupparsi in molti tipi diversi di cellule. Per determinare come indirizzarle verso il rombencefalo, i ricercatori alla formazione Rayyan Jokhai e Carolyn Dundes hanno esaminato la gastrulazione, una fase iniziale dello sviluppo embrionale in cui emerge l’organizzazione di base del corpo.

Per gran parte della biologia dello sviluppo moderna, gli scienziati hanno ritenuto che il prosencefalo, il mesencefalo e il rombencefalo emergessero da un’unica popolazione condivisa di cellule precursori. Il lavoro del team di Stanford mette in discussione questo modello. Negli embrioni di topo in sviluppo, i ricercatori hanno invece trovato due gruppi non sovrapposti.

Le cellule portatrici del gene Otx2 si sviluppavano nel prosencefalo e nel mesencefalo. Una popolazione separata, contrassegnata da Gbx2, dava origine al rombencefalo. I due gruppi erano già distinti nelle prime fasi esaminate, con le cellule destinate a formare il rombencefalo che si sviluppavano accanto, anziché a partire da, quelle che generavano la parte anteriore del cervello.

La differenza era visibile anche nella cromatina, l’organizzazione molecolare che controlla quali sezioni del DNA sono disponibili per essere utilizzate. Il tessuto embrionale da cui originano il prosencefalo e il mesencefalo aveva una disposizione della cromatina diversa da quella del tessuto che forma il rombencefalo. Questa distinzione aiuta a spiegare perché i precedenti tentativi di coltivare neuroni del rombencefalo non avessero avuto successo: partivano da cellule precursori già indirizzate verso un altro destino dello sviluppo.

Seguendo il percorso associato a Gbx2, il team è riuscito a generare in laboratorio i neuroni umani desiderati. Disporre di queste cellule è importante perché il tessuto del tronco encefalico non può essere prelevato da pazienti viventi, lasciando ai ricercatori possibilità limitate di osservare come la malattia danneggi questi neuroni vulnerabili.

Rilevanza per la SMA e la SLA

La SMA è una delle principali cause ereditarie di morte durante il primo anno di vita. La SLA viene diagnosticata più comunemente tra i 40 e i 70 anni e può danneggiare i motoneuroni sia nel rombencefalo sia nel prosencefalo. Sebbene le malattie siano diverse, entrambe possono compromettere progressivamente le cellule del rombencefalo che coordinano la deglutizione e la respirazione.

Quando la deglutizione viene compromessa, cibo o liquidi possono entrare nei polmoni e causare una polmonite. Con l’avanzare della malattia, i pazienti possono anche perdere la capacità di respirare autonomamente. Un modello basato su cellule umane potrebbe consentire ai ricercatori di esaminare i cambiamenti più precoci nei neuroni colpiti, testare potenziali trattamenti e verificare se le cellule danneggiate possano essere sostituite o riparate.

I ricercatori intendono studiare con precisione come la SMA e la SLA danneggino i motoneuroni del rombencefalo. Vogliono inoltre esaminare le origini dello sviluppo del midollo spinale. Il lavoro potrebbe avere implicazioni che vanno oltre le malattie dei motoneuroni, poiché il rombencefalo contribuisce a regolare la fame e contiene circuiti bersaglio di farmaci dimagranti come semaglutide.

Indizi sulla storia profonda del cervello

La scoperta sullo sviluppo ha inoltre sollevato una domanda evolutiva: se la parte anteriore e quella posteriore del cervello derivano da popolazioni embrionali separate, potrebbero rappresentare sistemi nervosi antichi che in seguito sono stati uniti?

Il team ha trovato prove dello stesso schema a due origini nei polli, nei pesci zebra e nei vermi ghianda, attingendo a oltre 550 milioni di anni di storia evolutiva. I vermi ghianda sono parenti lontani degli esseri umani. Le meduse, la cui linea evolutiva si è separata da quella umana circa 600-700 milioni di anni fa, hanno sistemi nervosi situati alle estremità opposte del corpo.

I ricercatori interpretano questi confronti come una prova del fatto che il cervello moderno potrebbe combinare due sistemi neurali più antichi, evolutisi indipendentemente e successivamente riuniti. Il risultato è un unico organo le cui parti anteriore e posteriore ora lavorano strettamente come una sola, pur conservando basi dello sviluppo distinte.

Lo studio è stato sostenuto dai National Institutes of Health, dalla National Science Foundation, dal California Institute for Regenerative Medicine e da diverse organizzazioni accademiche, filantropiche e biomediche, tra cui la Spinal Muscular Atrophy Foundation e l’Howard Hughes Medical Institute.