Alcuni scienziati giapponesi hanno creato nuovi e potenti composti a base di vitamina K che potrebbero aiutare il cervello a rigenerare i neuroni persi: una scoperta rivoluzionaria che un giorno potrebbe cambiare il modo in cui vengono trattate malattie come l’Alzheimer e il Parkinson. Combinando la vitamina K con componenti correlati alla vitamina A, i ricercatori hanno sviluppato composti circa tre volte più efficaci della sola vitamina K naturale nel trasformare le cellule staminali neurali in neuroni. Immagine Crediti: AI/TheSolverItaly
Malattie come l’Alzheimer, il Parkinson e la malattia di Huntington danneggiano progressivamente il cervello distruggendo i neuroni, le cellule che trasmettono i messaggi attraverso il sistema nervoso. Con la perdita di queste cellule, le persone possono manifestare problemi di memoria, declino cognitivo e difficoltà motorie che spesso diventano così gravi da richiedere assistenza costante.
Le terapie attualmente disponibili possono alleviare alcuni sintomi e le recenti terapie per l’Alzheimer, come lecanemab e donanemab, possono rallentare il declino cognitivo in alcune persone con la malattia in fase iniziale, ma non ripristinano i ricordi perduti né ricostruiscono il tessuto cerebrale danneggiato. Per questo motivo, i ricercatori stanno perseguendo un’altra ambiziosa idea: aiutare il cervello a sostituire i neuroni che sono andati perduti.
Una vitamina nota soprattutto per il suo ruolo nel sangue e nelle ossa.
La vitamina K è nota soprattutto per il suo ruolo nella coagulazione del sangue e nella salute delle ossa. Negli ultimi anni, tuttavia, gli scienziati l’hanno anche collegata alla protezione del cervello e alla differenziazione neuronale, il processo mediante il quale le cellule neurali immature si trasformano in neuroni funzionanti.
Una forma di vitamina K, il menachinone 4 (MK-4), è naturalmente attiva nell’organismo. Ciononostante, i suoi effetti potrebbero non essere sufficientemente potenti da soli per un futuro utilizzo nella medicina rigenerativa mirata alle malattie neurodegenerative.
In uno studio pubblicato online sulla rivista ACS Chemical Neuroscience il 3 luglio 2025, i ricercatori dello Shibaura Institute of Technology in Giappone hanno creato analoghi della vitamina K progettati per essere più attivi nel sistema nervoso. Lo studio è stato condotto dal professore associato Yoshihisa Hirota e dal professor Yoshitomo Suhara del Dipartimento di Bioscienze e Ingegneria.
Il dottor Hirota spiega: “I nuovi analoghi della vitamina K sintetizzati hanno dimostrato una potenza circa tre volte superiore nell’indurre la differenziazione delle cellule progenitrici neurali in neuroni rispetto alla vitamina K naturale. Poiché la perdita neuronale è una caratteristica distintiva delle malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, questi analoghi potrebbero fungere da agenti rigenerativi che aiutano a ricostituire i neuroni persi e a ripristinare la funzione cerebrale.”
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Costruire un composto attivo per un cervello più forte
Per rendere la vitamina K più potente, il team ha sintetizzato 12 omologhi ibridi della vitamina K. Alcuni erano legati all’acido retinoico, un metabolita attivo della vitamina A noto per promuovere la differenziazione neuronale. Altri includevano un gruppo carbossilico o una catena laterale metil estere. I ricercatori hanno quindi confrontato la forza con cui questi composti stimolavano le cellule progenitrici neurali a differenziarsi in neuroni.
La vitamina K e l’acido retinoico influenzano l’attività genica attraverso recettori differenti. La vitamina K agisce tramite il recettore degli steroidi e degli xenobiotici (SXR), mentre l’acido retinoico agisce tramite il recettore dell’acido retinoico (RAR). Quando il team ha testato i composti su cellule progenitrici neurali di topo, le molecole ibride hanno preservato l’attività biologica sia della vitamina K che dell’acido retinoico.
I ricercatori hanno anche misurato la proteina 2 associata ai microtubuli (Map2), un marcatore associato alla crescita neuronale. Un composto si è distinto. Combinando la struttura dell’acido retinoico con una catena laterale di estere metilico, ha mostrato un’attività di differenziazione neuronale tre volte superiore rispetto al controllo, insieme a un’attività significativamente più forte rispetto ai composti naturali della vitamina K. I ricercatori lo hanno definito Nuovo analogo della vitamina K (Novel VK).
Un segnale sorprendente nel cervello
Il team ha quindi studiato come la vitamina K potesse produrre questi effetti neuroprotettivi. Hanno confrontato l’espressione genica nelle cellule staminali neurali trattate con MK-4, che promuove la differenziazione neuronale, con quella delle cellule trattate con un composto che sopprime tale processo.
L’analisi ha evidenziato i recettori metabotropici del glutammato (mGluR), che sembrano contribuire a guidare la differenziazione neuronale indotta dalla vitamina K attraverso una regolazione epigenetica e trascrizionale a valle. L’effetto di MK-4 è stato specificamente legato a mGluR1.
Questo collegamento è importante perché mGluR1 è già stato associato alla trasmissione sinaptica, ovvero alla comunicazione tra i neuroni. I topi privi di mGluR1 mostrano problemi motori e sinaptici, caratteristiche che si sovrappongono ai tipi di disfunzione osservati nelle malattie neurodegenerative.
Attraversando il cervello
Per verificare se il composto di vitamina K potesse interagire con mGluR1, i ricercatori hanno utilizzato simulazioni strutturali e studi di docking molecolare. I loro risultati hanno suggerito che Novel VK presentava un’affinità di legame per mGluR1 maggiore rispetto a MK-4.
Hanno inoltre testato la capacità di Novel VK di penetrare nelle cellule e di convertirsi in MK-4 bioattivo. All’interno delle cellule, i livelli di MK-4 aumentavano in modo dose-dipendente. Novel VK si convertiva inoltre in MK-4 più facilmente rispetto alla vitamina K naturale.
Gli esperimenti sui topi hanno portato a un’altra importante scoperta. Il nuovo VK ha mostrato un profilo farmacocinetico stabile, ha attraversato la barriera emato-encefalica e ha prodotto concentrazioni di MK-4 nel cervello superiori a quelle del gruppo di controllo.
Perché la scoperta è importante
Questo studio mette in luce una possibile via verso terapie che vadano oltre la semplice gestione dei sintomi. Stimolando la differenziazione delle cellule progenitrici neurali in neuroni, i composti a base di vitamina K potrebbero un giorno contribuire a strategie volte a rallentare, ritardare o potenzialmente invertire alcuni processi di neurodegenerazione.
Questo rimane un obiettivo a lungo termine. I risultati si basano su studi cellulari ed esperimenti sui topi, non su sperimentazioni sull’uomo. Nessun farmaco derivato dalla vitamina K ha ancora dimostrato di riparare il cervello di persone affette da Alzheimer, Parkinson o malattia di Huntington. Tuttavia, i risultati forniscono ai ricercatori un bersaglio più chiaro, in particolare la via di segnalazione mGluR1, per lo sviluppo di future terapie di riparazione cerebrale.
Il più ampio campo della ricerca sull’Alzheimer si sta già muovendo oltre il trattamento puramente sintomatico. Le terapie anti-amiloide approvate dalla FDA ora mirano alla biologia della malattia nelle fasi iniziali dell’Alzheimer, sebbene non siano una cura e non ripristinino la memoria o le funzioni cognitive perdute. Un approccio rigenerativo, se alla fine si dimostrasse sicuro ed efficace, mirerebbe a una sfida diversa: sostituire o ripristinare le cellule neurali danneggiate.
Il dottor Hirota afferma: “La nostra ricerca offre un approccio potenzialmente rivoluzionario per il trattamento delle malattie neurodegenerative. Un farmaco derivato dalla vitamina K che rallenti la progressione del morbo di Alzheimer o ne migliori i sintomi potrebbe non solo migliorare la qualità della vita dei pazienti e delle loro famiglie, ma anche ridurre significativamente il crescente onere sociale derivante dalle spese sanitarie e dall’assistenza a lungo termine.”
La speranza è che questa linea di ricerca possa, col tempo, passare da promettenti risultati di laboratorio a trattamenti clinicamente significativi per le persone affette da malattie neurologiche.
Informazioni sul professore associato Yoshihisa Hirota del SIT, Giappone
Il dottor Yoshihisa Hirota è professore associato presso lo Shibaura Institute of Technology, nel dipartimento di bioscienze e ingegneria, all’interno della facoltà di ingegneria dei sistemi e scienze. Ha inoltre lavorato a livello internazionale come visiting scholar presso l’Università di Cincinnati.
La sua ricerca si concentra sulla scienza medica e sulla biochimica nutrizionale, con particolare attenzione al funzionamento delle vitamine liposolubili e degli acidi nucleici nei sistemi biologici. Il dottor Hirota ha pubblicato 56 articoli e il suo lavoro collega la biologia molecolare alla nutrizione per perseguire soluzioni sanitarie migliori e una maggiore aspettativa di vita in salute.
"Opinione della Redazione"
Questa ricerca potrebbe essere importante, e per me lo è, se anche in Italia fosse finanziato uno studio con relativa sperimentazione, in collaborazione con i prestigiosi Autori dello studio originale. L'Italia ha bisogno di uno sprint nella ricerca. E contribuire. Anche solo per rafforzare i risultati di questa ricerca. Molti Talenti italiani potrebbero non "emigrare" e avere le loro grandi soddisfazioni, che non sarebbero solo personali, bensì un grande aiuto alla Scienza e al benessere degli Italiani.
Informazioni sul professor Yoshitomo Suhara del SIT, Giappone
Il dottor Yoshitomo Suhara è professore presso l’Istituto di Tecnologia di Shibaura, nel Dipartimento di Bioscienze e Ingegneria, Facoltà di Ingegneria dei Sistemi e Scienze.
Il suo lavoro si concentra sulla chimica farmaceutica e sulla scoperta di farmaci, in particolare sulla creazione di piccole molecole bioattive derivate da vitamine liposolubili come le vitamine D e K. È autore di oltre 100 pubblicazioni scientifiche e di diverse domande di brevetto. I suoi progetti multidisciplinari includono composti neurogenici che promuovono la differenziazione neuronale, agenti antivirali e nuove molecole antitumorali.
Informazioni sui finanziamenti
Questo studio è stato parzialmente finanziato da un fondo della Fondazione commemorativa Mishima Kaiun e della Fondazione commemorativa Suzuken, dalla Fondazione per la ricerca in cosmetologia KOSÉ, dalla Fondazione Koyanagi, da sovvenzioni per la ricerca dell’Istituto di tecnologia alimentare Toyo, dal Fondo per la promozione della ricerca scientifica e dalla Fondazione per la ricerca industriale ed economica Takahashi.
Ulteriore supporto è stato fornito da un Fondo per la promozione della ricerca internazionale congiunta (Fostering Joint International Research (A)) [numero di sovvenzione 18KK0455] e da una sovvenzione per la ricerca scientifica (C) [numeri di sovvenzione 20K05754 e 18K11056, 21K11709 e 24K14656], nonché da una sovvenzione per giovani ricercatori [numero di sovvenzione 23K14091] della Società giapponese per la promozione della scienza (JSPS).
Abstract
La vitamina K, nota principalmente per il suo ruolo nella coagulazione e nel metabolismo osseo, è stata recentemente implicata nella neuroprotezione e nella differenziazione neuronale, in particolare attraverso la sua forma bioattiva, il menachinone-4 (MK-4). In questo studio, abbiamo sintetizzato 12 composti di vitamina K con catene laterali coniugate con acido retinoico e modifiche con estere metilico per potenziarne le proprietà neuroattive. Tra questi, il composto 7 ha dimostrato una stabilità superiore, una robusta attivazione trascrizionale tramite il recettore degli steroidi e degli xenobiotici e il recettore dell’acido retinoico, e un’efficiente induzione della differenziazione neuronale nelle cellule progenitrici neurali del topo. Le analisi meccanicistiche hanno rivelato che la vitamina K attiva il recettore metabotropico del glutammato 1 (mGluR1). Le simulazioni di docking hanno confermato la sua maggiore affinità di legame con mGluR1 rispetto a MK-4. La farmacocinetica in vivo nei topi C57BL/6 ha mostrato un’efficace penetrazione della barriera emato-encefalica, con il composto 7 che si metabolizza in MK-4 nel tempo. Questi risultati identificano il composto 7 come un candidato promettente per le terapie contro le malattie neurodegenerative grazie ai suoi peculiari meccanismi neuroattivi.
Approfondimenti
Materials provided by Shibaura Institute of Technology. Note: Content may be edited for style and length.
Yoshihisa Hirota, Taiki Sato, Rina Watanabe, Kazuki Takeda, Sho Sano, Satoshi Asano, Yuki Shibahashi, Yumi Yasuda, Yuta Takagi, Yutaro Yamashita, Wu YuXin, Mikino Arakawa, Yuri Maitani, Vannessa Lawai, Kurumi Nakagawa, Natsuko Furukawa, Atsuko Takeuchi, Chisato Tode, Maya Kamao, Akimori Wada, Zainab Ngaini, Yoshitomo Suhara. A New Class of Vitamin K Analogues Containing the Side Chain of Retinoic Acid Have Enhanced Activity for Inducing Neuronal Differentiation. ACS Chemical Neuroscience, 2025; 16 (15): 2812 DOI: 10.1021/acschemneuro.5c00111
Il team ha quindi studiato come la vitamina K potesse produrre questi effetti neuroprotettivi. Hanno confrontato l’espressione genica nelle cellule staminali neurali trattate con MK-4, che promuove la differenziazione neuronale, con quella delle cellule trattate con un composto che sopprime tale processo.
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