Lo studio del cervello umano da oggi ha uno strumento in più, efficace e dal design innovativo. Si tratta di un nuovo modello 3D di organoide cerebrale, che darà agli scienziati la possibilità di avere uno sguardo più approfondito sullo sviluppo e sui disturbi del cervello specifici dell’uomo, in particolare quelli che hanno radici nelle fasi precoci di sviluppo come l’autismo.
Il nuovo modello è illustrato nello studio “A polarized FGF8 source specifies frontotemporal signatures in spatially oriented cell populations of cortical assembloids” appena pubblicato su Nature Methods, ed è frutto del lavoro congiunto di un gruppo internazionale di ricercatori, guidato dalla dott.ssa Veronica Krenn, titolare della borsa di studio Human Technopole Early Career presso Milano-Bicocca, in collaborazione con il team guidato dal professore Jürgen Knoblich dell’ Istituto di Biotecnologia Molecolare dell’Accademia Austriaca di Scienze di Vienna e il team guidato dal Professor Giuseppe Testa di Human Technopole di Milano.
Le tecnologie organoidi, inizialmente sviluppate dal team del Prof. Knoblich dell’IMBA, sono modelli tridimensionali derivati da cellule staminali pluripotenti e ad oggi ampiamente utilizzati in tutto il mondo per studiare lo sviluppo del cervello umano, per rispondere a domande fondamentali su come la corteccia umana possa raggiungere le sue grandi dimensioni e per conoscere l’origine delle malattie del cervello.
Fino ad oggi, gli organoidi corticali utilizzati sono sferici, come palloni da calcio in miniatura e relativamente omogenei. Questa struttura è molto diversa dalla corteccia umana oblunga e strutturata in una mappa di domini distinti andando dalla parte frontale a quella più posteriore. Per questo, ora i ricercatori hanno sviluppato un nuovo protocollo per generare organoidi allungati organizzati in domini distinti lungo l’asse longitudinale, in modo analogo alla polarità della corteccia.
La mappa del cervello in formazione è modellata da diverse molecole di segnalazione, i cosiddetti morfogeni, quindi è difficile capire in che modo ciascun componente contribuisce allo sviluppo individualmente. Nel nuovo metodo ora sviluppato, i ricercatori hanno prima progettato organoidi allungati utilizzando stampi appositamente disegnati da collaboratori presso l’Università di Parigi e Istituto Curie, e poi hanno aggiunto una fonte di un morfogeno chiamato FGF8. «Questa singola fonte di morfogeno, posizionata asimmetricamente, è sufficiente a creare cellule con identità distinte lungo l’asse longitudinale di un singolo organoide allungato, formando una mappa simile a quella della corteccia umana negli stadi molto precoci di sviluppo – spiega la dott.ssa Veronica Krenn, uno dei principali autori dello studio – Utilizzando il nuovo modello, i ricercatori sono riusciti ad identificare uno dei fattori cruciali per la creazione di questa mappa della corteccia, il gene FGFR3, le cui mutazioni sono la causa di una displasia scheletrica – chiamata achondroplasia.»
«Questi organoidi corticali polarizzati – conclude Krenn – rappresentano un importante passo avanti nella riproduzione in laboratorio delle prime fasi alla base dello sviluppo della corteccia. Siamo molto entusiasti di poter utilizzare questa nuova tecnologia per approfondire i meccanismi di geni malattia e come i fattori di rischio che contribuiscono all’insorgere di malattie mentali possono alterare questi processi cruciali.»
