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Nuovi modelli di organoidi cerebrali ottenuti da cellule staminali

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A transplanted human organoid labeled with a fluorescent protein in a section of the rat brain. Credit: Stanford University.

Secondo un recente articolo pubblicato sulle pagine della prestigiosa rivista Nature, il tessuto simile al cervello ottenuto dalle cellule staminali umane si integra con il cervello dei ratti appena nati e influenza il loro comportamento. I risultati di questo studio potrebbero migliorare la nostra capacità di produrre modelli realistici di malattie neuropsichiatriche umane.

L’impianto di organoidi cerebrali umani nel cervello di ratti

Gli organoidi cerebrali, prodotti da cellule staminali umane, rappresentano una piattaforma promettente per modellare lo sviluppo umano e la malattia di questi tessuti. Tuttavia, gli organoidi cresciuti al di fuori del corpo mancano della connettività che esiste negli organismi della vita reale, il che limita la loro maturazione e impedisce loro di integrarsi con altri circuiti neuronali che controllano il comportamento. Ciò limita quindi la capacità degli organoidi di modellare malattie neuropsichiatriche geneticamente complesse e definite comportamentalmente.

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Precedenti ricerche avevano tentato l’impianto di organoidi cerebrali umani nel cervello di ratti adulti, ma queste cellule non erano poi maturate con successo.

Sergiu Pașca e colleghi hanno trapiantato organoidi del cervello umano nella corteccia somatosensoriale del cervello di ratto neonato, l’area responsabile della ricezione e dell’elaborazione delle informazioni sensoriali, come il tatto, percepite da tutto il corpo.

I neuroni trapiantati potevano modulare l’attività neuronale

Hanno scoperto che gli organoidi sono maturati, si sono parzialmente integrati nei circuiti neurali e hanno dimostrato la funzionalità nel cervello dei roditori. Questa integrazione ha consentito agli autori di stabilire collegamenti tra l’attività delle cellule umane e il comportamento animale appreso, dimostrando che i neuroni trapiantati potevano modulare l’attività neuronale del ratto e guidare il comportamento di ricerca della ricompensa.

Inoltre, un gruppo di neuroni nell’organoide ha mostrato di entrare in attività quando gli autori hanno deviato i baffi dei ratti, il che indica che i neuroni trapiantati possono rispondere alla stimolazione sensoriale. Gli autori hanno anche scoperto che durante il trapianto di cellule derivate da tre pazienti con sindrome di Timothy, una grave malattia genetica associata a problemi cardiaci, sono stati evidenziati specifici difetti neuronali, dimostrando la capacità di questa tecnica di trapianto di rivelare caratteristiche della malattia prima sconosciute.

Gli autori suggeriscono che questa nuova tecnica potrebbe rappresentare una potente risorsa per completare gli studi di laboratorio sullo sviluppo e sulle malattie del cervello umano. La ricerca futura basata su questo metodo potrebbe permetterci di scoprire le caratteristiche della malattia nelle cellule derivate dai pazienti. Caratteristiche che altrimenti sarebbero sfuggenti.

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