Organoidi di cervello umano in topi, hanno formato circuiti

Organoidi di cervello umano, cioè modelli 3D in miniatura ottenuti in laboratorio a partire da cellule staminali, sono stati trasferiti nel cervello 'impoverito' di topi, dove sono riusciti a integrarsi e svilupparsi organizzandosi in circuiti e reti neurali, formando strutture complesse che ricordano la corteccia cerebrale umana. È l'importante risultato pubblicato sulla rivista Nature e ottenuto dal gruppo di ricerca guidato dall'Università di Stanford. Il risultato apre la strada alla possibilità di studiare lo sviluppo del cervello in modi che finora erano impossibili, così come di indagare i meccanismi alla base di patologie e disturbi come schizofrenia, epilessia, autismo e paralisi cerebrale.

Le possibili applicazioni riguardano anche altri aspetti, come dice all'ANSA Stefano Gustincich, direttore del Center for Clinical and Computational Genomics C3G dell'Istituto Italiano di Tecnologia ad Aosta: "Sarebbe interessante, ad esempio, riuscire a capire i meccanismi che entrano in gioco nel tempo durante il processo di invecchiamento, come la parte restante del cervello di topo influenza lo sviluppo dell'organoide, oppure modificare le reti neurali sviluppate per osservare gli effetti di tali modifiche sul comportamento degli animali. Il risultato - prosegue - potrebbe anche aprire la strada, in futuro, a impianti nel cervello umano di organoidi ottenuti a partire dalle cellule staminali del paziente stesso".

Trasferire gli organoidi umani è stato possibile grazie al metodo che ha permesso di ottenere animali con un cervello ridotto. Finora, lo spazio limitato e la competizione che si instaura con i neuroni dei roditori ospiti hanno ostacolato la riuscita degli esperimenti che miravano a integrare nel cervello di topo organoidi cerebrali umani. I ricercatori coordinati da Sergiu Pașca hanno quindi cercato una soluzione al problema: hanno modificato geneticamente in laboratorio i topi, in modo da impedire la formazione della neocorteccia, la regione più recente dal punto di vista evolutivo della corteccia cerebrale dei mammiferi, deputata al controllo delle funzioni cognitive superiori. Grazie a questo risultato, gli organoidi trapiantati hanno potuto crescere ed espandersi, occupando la maggior parte dello spazio disponibile. Dopo tre mesi, oltre il 90% della corteccia presente nel cervello dei topi era di origine umana e, dopo altri tre mesi, le prestazioni degli animali sottoposti all'intervento erano simili a quelle dei loro coetanei dotati di un cervello normale.

Gli autori dello studio hanno ricevuto anche una sorpresa: il tessuto cerebrale cresciuto negli animali conteneva alcune particolari cellule nervose chiamate neuroni di von Economo. Si tratta di neuroni molto grandi e molto rari, nella corteccia se ne trova circa uno ogni 90mila, che sono presenti solo in poche specie di mammiferi molto evoluti, come le grandi scimmie, gli elefanti, i delfini e le balene. Queste cellule sono note per essere particolarmente vulnerabili in alcune malattie neurodegenerative e finora non erano mai state ottenute in coltura né nei precedenti esperimenti di trapianto nei roditori: ciò significa che per la prima volta il loro ruolo potrà essere studiato in maniera approfondita