Investigazione del ruolo biologico di reelin, proteina extracellulare cerebrale, nelle cellule staminali neurali murine dell’adulto

In the adult mammalian brain, multipotential neural stem cells persist throughout life in those areas where neurogenesis is maintained. A distinctive trait of these cells is their ability to self-renew and to migrate through brain matter to sites of injury, such as those of occurrence of gliomas and neurodegenerative deseases. The aim of my doctorate study was the role of Reelin, an extracellular matrix protein deeply involved in brain development, in newborn mouse neural stem cells (NSCs). By comparing wild type and Reelin knock out reeler stem cells, I show that the absence of Reelin negatively affects proliferation and neurosphere-forming ability, as well as in vitro neuronal differentiation potential. Notably, reeler NSCs are not able to migrate in chains, a migration mode typical of neural precursors homing to injury sites in adult CNS. All these effects are partially rescued by ectopic Reelin supplementation. Overall, my results indicate that Reelin affects all three major features of post-natal NSCs, and that it is required for the proper homing of NSCs to injury sites in adult brain.

Le cellule staminali neurali sono presenti, nel cervello dei mammiferi, in quelle aree dove la neurogenesi è mantenuta durante tutta la vita dell’organismo. Una caratteristica importante riguarda la loro abilità di proliferare e migrare nella materia cerebrale attratte dai siti di danno indotto, per esempio, da numerose malattie degenerative e dai tumori cerebrali. Il punto focale del mio dottorato è stato quello di studiare il ruolo di Reelin, proteina della matrice extracellulare fortemente implicata nello sviluppo cerebrale, nelle cellule staminali neurali murine. Mettendo a confronto le cellule “selvatiche” con quelle estratte da topi reeler, caratterizzate dalla mutazione negativa spontanea nel gene, ho osservato che l’assenza di Reelin rallenta la proliferazione delle cellule staminali neurali, così come la formazione delle neurosfere, aggregati sferici in sospensione tipici della crescita in vitro di queste cellule. Inoltre ho dimostrato un ruolo della proteina nel potenziale di differenziazione, favorendo la neuronogenesi in vitro senza modificarne la gliogenesi. Infine ho riscontrato l’incapacità delle cellule reeler di migrare nello stato aggregato chiamato “a catena”, la modalità di migrazione caratteristica delle cellule staminali neurali in vivo. Tutti questi effetti sono parzialmente recuperati dalla somministrazione della proteina esogena alle cellule reeler o con la diretta ingegnerizzazione per ripristinarne l’espressione endogena. Le conclusioni ricavate dal mio studio assegnano a Reelin un ruolo chiave nella biologia delle cellule staminali neurali adulte, intervenendo nella proliferazione, nel differenziamento e nella migrazione, le tre principali caratteristiche che guidano il processo di rigenerazione del tessuto danneggiato.