Per la prima volta, cervelli artificiali di topi sono stati creati in una provetta

Gli scienziati hanno creato con successo cervelli artificiali di topo in condizioni di laboratorio per la prima volta, segnando un importante passo avanti nella ricerca in neuroscienze. Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, descrive la creazione di organoidi della corteccia cerebrale, strutture tridimensionali che assomigliano a parti del cervello, da cellule staminali di topo. Questi tessuti coltivati in laboratorio, sviluppati presso l'Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) a Klosterneuburg, offrono nuove opportunità per studiare lo sviluppo del cervello e i disturbi senza fare affidamento esclusivamente su modelli di cellule umane o animali vivi.

Il team di ricerca guidato da Simon Hippenmeyer dell'ISTA spiega che questi organoidi forniscono informazioni su come il cervello si forma dalle cellule staminali. Permettono agli scienziati di esaminare processi come il modo in cui i neuroni si differenziano, come il cervello raggiunge la sua dimensione corretta e cosa va storto durante le malattie dello sviluppo. Fino ad ora, gli studi sugli organoidi cerebrali sono stati condotti principalmente utilizzando cellule umane, rendendo difficili i confronti con i risultati di modelli animali. Questa lacuna è stata ora affrontata con la generazione di organoidi derivati da topi. Il processo di creazione di questi organoidi è iniziato otto anni fa all'ISTA, secondo Hippenmeyer.

Tuttavia, il recente risultato rappresenta un significativo passo avanti. L'autrice principale, Melissa Stouffer, che ha imparato le tecniche necessarie durante il suo periodo alla Stanford University, ha svolto un ruolo cruciale nel colmare questo divario di conoscenza. Il lavoro del team dimostra che mentre gli organoidi assomigliano visivamente al vero tessuto cerebrale, differiscono in modo significativo nella loro organizzazione interna e nel tempo dei processi cellulari. Una differenza chiave identificata dai ricercatori è la mancanza di un preciso coordinamento temporale all'interno degli organoidi.

Negli organismi viventi, lo sviluppo del cervello segue una sequenza specifica: iniziale divisione simmetrica delle cellule, seguita dalla formazione delle cellule nervose, e successivamente delle cellule gliali. Al contrario, gli organoidi presentano schemi interrotti, suggerendo che l'auto-organizzazione fisica da sola è insufficiente per replicare la complessità di un cervello reale. I fattori presenti nell'ambiente naturale delle cellule staminali, come le cellule vicine, i vasi sanguigni, le molecole di segnalazione, i fattori di crescita e i segnali meccanici, mancano nelle strutture coltivate in laboratorio. Nonostante queste limitazioni, gli organoidi hanno un valore sostanziale per le indagini scientifiche.

Lo studio fornisce un protocollo affidabile per generare organoidi corticali da cellule di topo, che possono servire come un sistema modello per lo studio delle condizioni neurologiche. Inoltre, la ricerca evidenzia quali aspetti della nicchia delle cellule staminali sono sensibili ai cambiamenti, offrendo indizi per futuri esperimenti volti a replicare queste condizioni con maggiore precisione. Le implicazioni di questa scoperta vanno oltre la ricerca di base. Consentendo un'analisi dettagliata dei meccanismi di sviluppo cerebrale, questi organoidi potrebbero contribuire a comprendere e potenzialmente trattare i disturbi dello sviluppo neurologico.

I ricercatori prevedono di perfezionare i metodi utilizzati per ricreare gli ambienti complessi presenti negli organismi viventi, con l'obiettivo di migliorare ulteriormente la fedeltà degli organoidi. La creazione di organoidi del cervello del topo apre nuove strade per esplorare le complessità dello sviluppo neurale. Mentre i modelli attuali non riescono ancora a catturare pienamente i processi dinamici che si verificano in un cervello vivente, rappresentano un progresso critico nel campo. Gli scienziati sono ottimisti sul fatto che i continui miglioramenti nelle tecniche di coltivazione li porteranno più vicini al raggiungimento di rappresentazioni più accurate dei sistemi biologici, a beneficio sia della ricerca fondamentale che delle applicazioni mediche.