Ideato un nuovo metodo per realizzare organoidi di cervello allungati, simili alla corteccia prefrontale umana.
Il cervello umano è un organo estremamente complesso, per questo i modelli possono essere un valido supporto per facilitarne la comprensione e favorire lo studio di alcune malattie che qui si sviluppano. E, parlando di modelli di cervello, di recente un team costituito da ricercatori dell’Università Milano-Bicocca di Milano, di Human Technopole e dell’Istituto di Biotecnologia Molecolare ha ideato un nuovo metodo per realizzare organoidi cerebrali. Lo studio è pubblicato su Nature Methods. Vediamo le novità apportate.
Le basi del metodo
A differenza degli organoidi corticali già utilizzati nel mondo della ricerca, per lo più di forma sferica e abbastanza omogenea, il nuovo metodo consente di realizzare organoidi allungati e organizzati in domani rispetto all’asse longitudinale, una struttura molto più simile a quella della vera corteccia umana.
In questo modo l’organoide presenta una polarità analoga a quella reale. Come si ottiene una organizzazione cellulare di questo tipo? Il punto di partenza sono, come per tutti gli organoidi, cellule staminali pluripotenti che vengono stimolate per differenziarsi.
Nel cervello umano, la mappa delle diverse aree è modellata da diverse molecole di segnalazione, chiamate morfogeni. Capire le corrette relazioni tra molecole e risultato finale è però difficile. Per questo gli ideatori del nuovo metodo hanno deciso di seguire una strada differente.
In particolare, hanno inizialmente progettato organoidi allungati usando stampi specifici, realizzati dall’Università di Parigi e dall’Istituto Curie, quindi hanno aggiunto il fattore FGF8, che è una fonte di morfogeno.
Spiega Veronica Krenn, titolare della borsa di studio Human Technopole Early Career presso Milano-Bicocca e uno dei principali autori dello studio: “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”.
Applicazioni del nuovo modello
Grazie alla somiglianza con la corteccia prefrontale umana, il modello ha già dato il suo contributo alla scienza che studia il cervello: “i ricercatori sono riusciti a 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 (acondroplasia) questi organoidi corticali polarizzati 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”.
Allo studio hanno collaborato anche il team guidato dal professore Jürgen Knoblich dell’Istituto di Biotecnologia Molecolare dell’Accademia Austriaca di Scienze (IMBA) di Vienna e il team guidato dal Professor Giuseppe Testa di Human Technopole di Milano.
Lo studio: Bosone, C., Castaldi, D., Burkard, T.R. et al. A polarized FGF8 source specifies frontotemporal signatures in spatially oriented cell populations of cortical assembloids. Nat Methods (2024). https://doi.org/10.1038/s41592-024-02412-5
