Organoidi cerebrali

Nuove strade di ricerca

Tali differenze spiegano

perché i roditori non

hanno prodotto terapie

efficaci per disturbi

umani come la Ciò ha dato lo slancio

schizofrenia, l’epilessia e per la ricerca di

l’autismo. 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 embriodi, dopo 3 giorni formano i

tre foglietti embrionali

Giorni 6-10: i corpi embriodi vengono messi in un

 liquido contente 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 biorettore rotante dove i corpi embriodi

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 per far crescere la retina umana

 La tecnologia di Hans Clevers che ha combinato le cellule staminali con il Matrigel

per sviluppare intestino, fegato e tessuto pancreatico.

 Un’altra tecnologia fondamentale è la riprogrammazione cellulare sviluppata dal

premio Nobel Shinya Yamanaka che consiste nel trasformare cellule differenziate

in cellule staminali pluripotenti. Questa metodica evita di usare cellule

derivate da embrioni.

Obiettivi attesi

Lo sviluppo di farmaci evitando test di sperimentazione su

 animali

Sviluppare trattamenti personalizzati

 Testare farmaci potenzialmente nocivi durante la gravidanza

 In biologia evolutiva, per l’identificazione dei geni

 responsabili della funzione cognitive esclusive dell’uomo

come il linguaggio

Fare ricorso all’ingegneria genomica per includere mutazioni

 sospette di causare una malattia e studiarla

I primi risultati:

l’epidemia del virus Zika

risolta grazie agli organoidi

Perché il virus causa

microfelia ?

Perché solo alcuni

Facendo crescere diversi individui sviluppano

organoidi e infettando microcefalia ?

ciascuno di essi con un

ceppo virale possiamo Per identificare il

capire: recettore usato dal

virus per entrare nelle

cellule

Per lo sviluppo di

farmaci anti-Zika

Limiti

La generazione attuale di organoidi

È priva di vasi sanguigni, ciò causa nel

 tempo la morte precoce delle cellule per

mancanza di ossigeno e nutrienti

Assenza degli assi dorso-ventrale e cranio-

 caudale quindi manca un orientamento

preciso delle cellule

Interrogativi etici

L'uso di organoidi solleva importanti

domande:

È improbabile che lo sviluppo della ricerca sugli organoidi possa

 rendere obsoleta la necessità di materiale embrionale umano

Quale valore attribuiscono i donatori di cellule ai “loro” organoidi che

 potrebbero avere, almeno in linea di principio qualche abbozzo di

caratteristica cognitiva individuale?

Gli organoidi pur avendo una

struttura simile al cervello non

sono in grado di sviluppare un

modello mentale

Conclusioni

“Gli organoidi hanno un cruciale impatto sulla medicina

personalizzata e sullo sviluppo di farmaci, e non meno

importante sulla drastica riduzione dell’uso di animali

nella ricerca. Gli organoidi offrono una valida alternativa

alla sperimentazione farmacologica sugli animali. Questo

è auspicabile da un punto di vista etico e anche perché

le risposte ai farmaci spesso variano significativamente

tra gli animali e gli esseri umani. Ci sono

malattie, infezioni e malattie genetiche, che sono

presenti solo negli esseri umani”.

Cit. Hans Clevers