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Tecnologia organoide: un nuovo metodo per il rilevamento di malfunzionamenti cerebrali. Lo studio degli organoidi cerebrali

Uno studio ha permesso di introdurre un metodo per controllare sistematicamente lo sviluppo e le differenze tra gli organoidi cerebrali.

ID Articolo: 146049 - Pubblicato il: 24 maggio 2017
Tecnologia organoide: un nuovo metodo per il rilevamento di malfunzionamenti cerebrali. Lo studio degli organoidi cerebrali
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In una recente pubblicazione della rivista Nature Methods i ricercatori hanno introdotto un metodo per controllare sistematicamente lo sviluppo e le differenze tra gli organoidi cerebrali.

 

Lo studio sui malfunzionamenti cerebrali e il metodo per rilevarli

Nel 2013 alcuni ricercatori, guidati dallo scienziato Jürgen Knoblich dell’Institute of Molecular Biotechnology (IMBA), hanno sottoposto all’attenzione della comunità scientifica un’idea innovativa che può far luce sul funzionamento e la crescita neuronale.

Partendo da cellule staminali umane, i ricercatori sono stati in grado di riprodurre, in laboratorio, dei modelli tridimensionali viventi di piccole unità di cervello umano. Questi vengono chiamati organoidi cerebrali, possiedono alcune caratteristiche del cervello umano nel suo primo trimestre di sviluppo, lobi e corteccia inclusi. Questo tipo di coltura cellulare permette la crescita delle cellule staminali in 3D. Si presentano, dunque, come un modello ad alto potenziale di impiego all’interno della medicina. Infatti, grazie a questa scoperta, gli scienziati possono esaminare come le connessioni cerebrali, in vivo, si sviluppano e funzionano e, inoltre, come diversi farmaci o modifiche genetiche influiscono su di esse. Per diversi anni, Knoblich e colleghi, hanno lavorato intensamente per mettere insieme la complessa organizzazione delle diverse regioni cerebrali al fine di utilizzare questa tecnologia per indagare altresì cellule biologiche più sofisticate che potrebbero essere alla base dei disturbi neurologici.

Messaggio pubblicitario In una recente pubblicazione della rivista Nature Methods i ricercatori hanno introdotto un metodo per controllare sistematicamente lo sviluppo e le differenze tra gli organoidi cerebrali. L’autore principale, Joshua Bagley, ricercatore post-doc dell’IMBA, spiega: “Nella nostra pubblicazione descriviamo un metodo per combinare i differenti tessuti cerebrali, a scelta. A tale scopo, lasciamo crescere insieme due diversi blocchi costitutivi della regione anteriore del cervello, ovvero, la parte dorsale e la parte ventrale. Questa cosiddetta tecnica di fusione di organoidi, ci permette di osservare interazioni complesse come, ad esempio, la migrazione cellulare e la crescita assonale tra le diverse regioni del cervello in via di sviluppo”. Gli scienziati potrebbero rendere visibile e analizzare la migrazione degli interneuroni GABAergici inibitori.

Questi interneuroni svolgono un ruolo essenziale al fine di una corretta elaborazione dell’attività cerebrale. I malfunzionamenti di queste unità regolatrici sono associate all’epilessia, alla schizofrenia e all’autismo. Ad esempio, gli interneuroni inibitori controllano il livello di attività nei circuiti locali del cervello e assicurano che non avvenga un’eccessiva emissione di segnali elettrici. Una perdita di tale inibizione, probabilmente a causa di una migrazione cellulare difettosa, può portare ad un’attività eccitatoria anormale che provoca crisi epilettiche.

Nel corso dello sviluppo cerebrale, gli interneuroni che vengono generati nella zona ventrale del cervello umano, migrano a lunga distanza per raggiungere le regioni corticali dorsali mediante effetto di segnali chimici. Daniel Reumann, dottorando dell’IMBA e co-autore dello studio dice: “È affascinante come si possa osservare il vagare degli interneuroni dalle regioni ventrali a quelle dorsali. Questi tipi di cellule si orientano mediante un processo chiamato chemotaxis, utile per il raggiungimento della loro regione target. Se questi segnali chimici vengono disturbati, gli interneuroni si confondono, perdono la traccia e potrebbero non arrivare nella giusta regione per controllare gli altri neuroni vicini comportando, come diretta conseguenza, l’insorgere di crisi epilettiche”.

Messaggio pubblicitario Una proteina chiamata CXCR4 svolge un ruolo fondamentale nella migrazione degli interneuroni. I ricercatori sono riusciti a rendere inattivo questo segnale molecolare mediante un farmaco chiamato AMD3100, che inibisce CXCR4 evidenziando così la compromissione della migrazione degli interneuroni. Questo malfunzionamento potrebbe giocare un ruolo fondamentale nelle crisi epilettiche ma, probabilmente, anche in altri disturbi neurologici come ad esempio la schizofrenia.

Jürgen Knoblich afferma: “Fino a pochi anni fa gli scienziati non avevano la possibilità di comprendere in maniera sufficiente le varie cause della malattia neurologica. Le fusioni organoidi potrebbero rappresentare un cambiamento di paradigma, poiché questo nuovo metodo ci fornisce un ambiente controllato che permette l’esplorazione dei meccanismi sottostanti all’epilessia e ad altre malattie del sistema nervoso. Speriamo che il nostro lavoro contribuisca a una migliore comprensione dei malfunzionamenti che si verificano durante il complesso sviluppo del nostro cervello e di aprire la strada per potenziali trattamenti”.

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