Gli scienziati dell’EPFL hanno scoperto che alterando il modo in cui il DNA si "arrotola" nei neuroni si possono attivare o disattivare i ricordi nei topi.
Le nostre esperienze lasciano tracce nel cervello, immagazzinate in piccoli gruppi di cellule chiamati "engrammi". Si pensa che questi engrammi contengano informazioni su un ricordo e vengano riattivati quando ricordiamo. Ciò è particolarmente interessante per la ricerca sulla memoria e sulla perdita di memoria legata all’età o ai traumi.
Allo stesso tempo, gli scienziati sanno che la biologia dell’apprendimento è accompagnata da cambiamenti epigenetici, ossia il modo in cui la cellula regola i geni aggiungendo "post-it" chimici al DNA.
Ma resta da chiedersi se lo stato epigenetico di un singolo gene possa a sua volta causare un cambiamento nella memoria.
Un team guidato dal professor Johannes Gräff del Laboratorio di Neuroepigenetica dell’EPFL ha combinato il controllo genico basato su CRISPR con una tecnica di etichettatura delle cellule engram nei topi. Si è concentrato su Arc, un gene che aiuta i neuroni a regolare le loro connessioni con altri neuroni. Prendendo di mira la regione di controllodi Arc, il team si è chiesto se la regolazione del suo "interruttore" epigenetico potesse alterare direttamente la memoria.
Un "interruttore" epigenetico
I ricercatori hanno sviluppato strumenti specializzati basati su CRISPR in grado di ridurre o aumentare l’attività di Arc nei neuroni della memoria. Alcuni, come lo strumento KRAB-MeCP2, sono stati progettati per inibire l’attività del gene aggiungendo marchi repressivi che rendevano il DNA meno accessibile, mentre altri hanno aperto il DNA e attivato il gene. Questi strumenti erano essenzialmente un "interruttore epigenetico" per il gene Arc.
Hanno poi usato virus innocui per consegnare questi strumenti direttamente nell’ippocampo dei topi, un’area cerebrale centrale per l’immagazzinamento e il recupero della memoria. I topi sono stati poi addestrati ad associare un luogo specifico a una lieve scossa elettrica alle zampe. Modificando lo stato epigenetico di Arc nei neuroni, gli scienziati hanno potuto vedere se gli animali ricordavano o meno la scossa elettrica. Hanno anche aggiunto un "interruttore di sicurezza" che poteva annullare la modifica e ripristinare lo stato di memoria.
Lo studio dimostra che l’inibizione epigenetica di Arc nelle cellule engram impedisce ai topi di apprendere, mentre la sua amplificazione aumenta la loro memoria. Questi cambiamenti possono essere invertiti nello stesso animale, dimostrando che questo "interruttore" epigenetico può aumentare o diminuire l’espressione della memoria. Anche i ricordi risalenti a diversi giorni fa, che spesso sono difficili da modificare, potrebbero essere modificati in questo modo. A livello molecolare, l’editing ha provocato cambiamenti nell’attività di Arc e nel suo avvolgimento del DNA che corrispondono agli effetti comportamentali.
Controllo dell’espressione della memoria
Lo studio è la prima dimostrazione diretta che la modifica dello stato epigenetico nelle cellule della memoria è necessaria e sufficiente per controllare l’espressione della memoria. Suggerisce nuovi metodi per esplorare il modo in cui i ricordi vengono immagazzinati e modificati, che potrebbero in ultima analisi essere applicati agli esseri umani.
In futuro, approcci simili potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere meglio le condizioni in cui l’elaborazione della memoria non funziona correttamente, come il disturbo post-traumatico da stress (PTSD), i ricordi associati alla tossicodipendenza o i problemi di memoria che insorgono nelle malattie neurodegenerative.
Riferimenti
Davide M. Coda, Lisa Watt, Liliane Glauser, Mykhailo Y. Batiuk, Allison M. Burns, Cora L. Stahl, Lok Y. Wong, Johannes Gräff. Editing epigenetico dell’espressione della memoria specifico per tipo di cellula e per locus. Nature Genetics 29 ottobre 2025. DOI: 10.1038/s41588-025-02368-y
