Organoidi cerebrali

La biologia della comunicazione cellulare

I modelli organoidi

Un nuovo scenario nel campo delle neuroscienze: 'I mini-cervelli in vitro'

Un'alternativa alla sperimentazione animale
La neurobiologia che conosciamo oggi deriva da esperimenti compiuti sui roditori. Nonostante questi animali condividano un'architettura cerebrale comune all'uomo, differiscono da esso per un aspetto importante: il cervello del topo ha una superficie liscia mentre nell'uomo è ripiegata. Ciò significa: molti neuroni in uno stesso volume = funzioni cognitive complesse.

Nuove strade di ricerca

Tali differenze spiegano perché i roditori non hanno prodotto terapie efficaci per disturbi umani come la schizofrenia, l'epilessia e l'autismo. Ciò ha dato lo slancio per la ricerca di strade più illuminanti, da qui gli esperimenti per realizzare modelli in vitro.

Un sistema nervoso in miniatura

Gli organoidi sono modelli in miniatura di organi tridimensionali coltivati in laboratorio a partire da cellule staminali adulte o embrionali in condizioni chimiche e fisiche che imitano il corpo umano.

La procedura

Si basa sull'uso di cellule staminali umane pluripotenti, cioè capaci di dare origine a qualsiasi tipo di tessuto che ritroviamo nell'embrione precoce. Queste cellule si ricavano dalla pelle o dal sangue dell'adulto geneticamente modificate.

Step by step

• Giorno 0-5: le cellule si dividono e si aggregano a formare i corpi embriodici, dopo 3 giorni formano i tre foglietti embrionali.
• Giorni 6-10: i corpi embriodici vengono messi in un liquido contenente le sostanze nutritive per la parte del feto che forma il neuroectoderma.
• Giorni 11-15: le sfere di neuroectoderma sono incluse nel Matrigel, un gel che fornisce un'impalcatura e stimola la divisione cellulare.
• Giorni 15-30: le gocce di Matrigel sono trasferite in un bioreattore rotante dove i corpi embriodici danno origine agli organoidi cerebrali.

L'esito: Dopo un mese le colture diventano simili al prosencefalo di un embrione di 10 settimane che comprende la corteccia cerebrale e il plesso corioideo.

Sulle spalle di giganti

Lo sviluppo della tecnica si basa sul contributo di ricerche passate:

• Nel 1907 lo zoologo Henry Wilson dimostrò che le spugne possono riaggregarsi dopo essere stati disgregati.
• Nel 1939 Johannes Holtfreter dimostrò la teoria della riaggregazione.
• Tra il 2006 e il 2010 lo scienziato giapponese Yoshiki Sasai ha inaugurato l'uso di cellule staminali pluripotenti.