Gli scienziati hanno sviluppato un organoide unico che imita l'intero cervello

I ricercatori della Johns Hopkins University hanno sviluppato un organoide cerebrale umano unico nel suo genere, contenente tessuto neurale e vasi sanguigni rudimentali. Lo sviluppo potrebbe rappresentare una svolta nello studio di disturbi neuropsichiatrici come l'autismo.

"Abbiamo creato un organoide di nuova generazione", ha affermato l'autrice principale Annie Kathuria, professoressa associata presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica della JHU, che studia lo sviluppo del cervello e le malattie neuropsichiatriche. "In genere, gli studi creano organoidi che rappresentano solo una parte del cervello: la corteccia, il rombencefalo o il mesencefalo. Siamo stati in grado di coltivare un rudimentale organoide cerebrale completo che chiamiamo organoide cerebrale multiregionale (MRBO)".

Il lavoro, pubblicato sulla rivista Advanced Science, è uno dei primi casi in cui gli scienziati hanno creato un organoide che include tessuti provenienti da tutte le principali regioni cerebrali, in interazione tra loro. Questo è particolarmente importante per lo studio di malattie che colpiscono l'intero cervello, come la schizofrenia o l'autismo. Finora, tali studi sono stati condotti principalmente su modelli animali.

Per coltivare l'MRBO, il team di Kathuria ha prima coltivato cellule neurali provenienti da diverse parti del cervello, nonché vasi sanguigni rudimentali, in piastre separate. Hanno poi collegato queste parti utilizzando speciali proteine "collanti", consentendo ai tessuti di crescere insieme e comunicare. Con la crescita dell'organoide, hanno iniziato a emergere segnali elettrici, indicando l'attività della rete neurale.

L'organoide creato includeva un'ampia gamma di cellule neuronali simili a quelle presenti nel cervello di un embrione umano al 40° giorno di sviluppo. La struttura cerebrale in miniatura creata in laboratorio è riuscita a riprodurre circa l'80% dei tipi cellulari caratteristici delle prime fasi dello sviluppo del cervello umano.

Sebbene l'MRBO sia significativamente più piccolo del cervello reale (circa 6-7 milioni di neuroni contro le decine di miliardi di un adulto), fornisce una piattaforma unica per studiare lo sviluppo del cervello nel suo complesso.

L'organoide mostrava anche una forma primitiva della barriera emato-encefalica, uno strato di cellule che controlla il passaggio delle sostanze nel cervello.

"Se vogliamo comprendere i disturbi del neurosviluppo o le malattie psichiatriche, dobbiamo lavorare con le cellule umane. Ma non posso semplicemente chiedere a qualcuno di 'prestarmi' il suo cervello per studiare l'autismo", spiega Kathuria. "Gli organoidi cerebrali completi ci permettono di osservare la progressione della malattia in tempo reale, testare trattamenti e persino sviluppare terapie personalizzate".

Gli scienziati sottolineano che l'utilizzo di questi organoidi per testare nuovi farmaci potrebbe migliorare l'efficienza degli studi clinici. Oggi, dall'85% al 90% dei farmaci fallisce la fase I della sperimentazione umana, e per i farmaci neuropsichiatrici il tasso di fallimento è ancora più elevato, fino al 96%. Questo perché i modelli animali vengono utilizzati principalmente nelle fasi iniziali dello sviluppo, mentre l'MRBO riproduce meglio lo sviluppo del cervello umano e può fungere da modello più accurato.

"Schizofrenia, autismo e morbo di Alzheimer colpiscono l'intero cervello, non solo regioni specifiche", afferma Kathuria. "Se riusciamo a capire cosa non va nelle prime fasi dello sviluppo, possiamo trovare nuovi bersagli per terapie e sviluppo di farmaci. Possiamo testare i farmaci direttamente in questi organoidi e valutarne l'efficacia prima che raggiungano la sperimentazione clinica sull'uomo".