Organoidi cerebrali migliori: un nuovo quadro di riferimento per la ricerca
"Gli organoidi cerebrali cambieranno radicalmente la nostra comprensione dello sviluppo umano, dell'evoluzione e delle malattie e ci forniranno conoscenze che non potremmo ottenere altrimenti"
Gli organoidi cerebrali, modelli tridimensionali del cervello, rappresentano un importante progresso nelle neuroscienze. Essi consentono di studiare lo sviluppo, l'evoluzione e le malattie del cervello utilizzando un modello basato su cellule staminali umane. Ora, scienziati di spicco in questo campo - tra cui Jürgen Knoblich dell'Istituto di Biotecnologia Molecolare dell'Accademia Austriaca delle Scienze (IMBA) - hanno presentato in una pubblicazione su Nature una struttura che migliora ulteriormente il lavoro con gli organoidi cerebrali.
Oltre dieci anni fa, Jürgen Knoblich e il suo team dell'IMBA hanno avviato una ricerca sugli organoidi cerebrali: Nel 2013, in uno studio innovativo, Knoblich e la sua collega postdottorato Madeline Lancaster hanno presentato i primi organoidi cerebrali per studiare le malattie umane e i processi di sviluppo. Gli organoidi cerebrali sfruttano la naturale capacità delle cellule staminali di auto-organizzarsi. Stimolate dai segnali giusti, le cellule staminali derivate da campioni di pelle di pazienti e di donatori sani possono formare modelli di tessuto tridimensionali che imitano fasi e regioni specifiche del cervello, ad esempio lo sviluppo embrionale precoce o cellule cerebrali specifiche come i neuroni corticali.
Poiché gli organoidi cerebrali imitano alcuni aspetti della fisiologia cerebrale, offrono l'opportunità di acquisire nuove conoscenze sulla biologia e sulle malattie umane in un modo che non sarebbe possibile con modelli animali come il topo. Attualmente, ogni anno vengono pubblicati più di 3.000 studi scientifici che riguardano la ricerca sugli organoidi cerebrali. Solo nell'ultimo anno, i ricercatori dell'IMBA hanno utilizzato gli organoidi cerebrali per acquisire conoscenze fondamentali sul perché il cervello umano raggiunga le sue straordinarie dimensioni e su come si sviluppino le sue ampie connessioni neuronali.
Dato il grande interesse scientifico per gli organoidi cerebrali, i maggiori esperti hanno recentemente sviluppato un quadro di riferimento per lavorare con questi organoidi. Sotto la guida di Sergiu Pasca dell'Università di Stanford, anche Jürgen Knoblich, vice direttore scientifico dell'IMBA, ha collaborato a questa iniziativa. Egli è convinto: "Gli organoidi cerebrali cambieranno radicalmente la nostra comprensione dello sviluppo umano, dell'evoluzione e delle malattie e ci forniranno spunti di riflessione che altrimenti non saremmo in grado di ottenere".
Nonostante il loro potenziale, gli organoidi cerebrali hanno anche dei limiti: A seconda del processo di produzione e del protocollo, possono verificarsi differenze nella loro composizione e alcuni tipi di cellule cerebrali non si sviluppano completamente. Knoblich sottolinea quindi: "Sono importanti standard elevati e uniformi per ottenere risultati affidabili e comparabili".
Il nuovo studio, pubblicato il 13 marzo sulla rivista Nature, intende supportare sia i ricercatori che le autorità di regolamentazione nella conduzione di studi sugli organoidi cerebrali progettati in modo ottimale. Il quadro di riferimento comprende raccomandazioni per la selezione delle cellule staminali, la produzione e la caratterizzazione dei neuroni interessati, lo studio delle proprietà funzionali degli organoidi cerebrali - compresa la misurazione dell'attività neuronale - e l'integrazione degli organoidi nelle reti neuronali.
"La ricerca sugli organoidi cerebrali è già a un livello molto alto. Il nostro quadro mira ad accelerare ulteriormente l'applicazione di questi modelli", afferma Knoblich. "Questo studio di consenso dimostra lo spirito ambizioso della ricerca sugli organoidi cerebrali: Scienziati di spicco hanno lavorato a stretto contatto per sviluppare una tabella di marcia per realizzare il pieno potenziale di questa tecnologia per la comprensione del cervello umano."
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Pubblicazione originale
Sergiu P. Pașca, Paola Arlotta, Helen S. Bateup, J. Gray Camp, Silvia Cappello, Fred H. Gage, Jürgen A. Knoblich, Arnold R. Kriegstein, Madeline A. Lancaster, ... Giuseppe Testa, Barbara Treutlein, Flora M. Vaccarino, Pierre Vanderhaeghen, Tracy Young-Pearse; "A framework for neural organoids, assembloids and transplantation studies"; Nature, Volume 639, 2024-12-9
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