Un mini cervello creato in provetta. E’ un nuovo passo avanti nella ricerca quello di un team di ricercatori austriaci, in collaborazione con colleghi tedeschi, che hanno costruito in laboratorio una sorta di mini cervello in 3D. Si tratta di un ‘organoide’ tridimensionale che riassume l’organizzazione dell’organo principale del sistema nervoso, realizzato grazie a cellule staminali umane pluripotenti. Una sorta di modello cerebrale per lo studio delle fasi più precoci dello sviluppo del cervello.

La ricerca, descritta su Nature, punta a superare alcune delle limitazioni che ostacolano oggi gli studi sulle malattie neurologiche, condotti usando modelli animali che però non condividono la complessità del cervello umano. Il sistema in 3D creato da Juergen Knoblich dell’Istituto di biotecnologia molecolare di Vienna, insieme a Oliver Bruestle dell’Università di Bonn, sviluppa una varietà di regioni del cervello in grado di influenzarsi reciprocamente. Atteso da anni dai ricercatori di tutto il mondo, il mini cervello è il primo strumento che permette di riprodurre in laboratorio malattie neurologiche umane. La prima, la microcefalia, è già stata riprodotta nel minuscolo esemplare costruito dai ricercatori dell’Istituto di Biotecnologie molecolari dell’Accademia Austriaca delle Scienze, in collaborazione con le università di Edimburgo e Londra e con l’istituto britannico Sanger, della Wellcome Trust. “Siamo fiduciosi che questo metodo permetterà di studiare una varietà di malattie legate allo sviluppo neurologico”, osservano i ricercatori, coordinati da Madeline Lancaster e Juergen Knoblich.

I tessuti formano strati e mostrano appunto un’organizzazione simile a quella che caratterizza il cervello umano in via di sviluppo nelle fasi iniziali. Per dimostrare il valore di questo sistema, i ricercatori hanno creato una coltura in 3D di microcefalia, un disordine dello sviluppo neurologico in cui le dimensioni del cervello sono marcatamente ridotte. Una malattia per la quale non si è riusciti finora a ottenere un modello animale valido. Il lavoro dei ricercatori tedeschi ha permesso invece agli scienziati di identificare un difetto del normale sviluppo cerebrale tipico appunto della microcefalia, che porta a un cervello più piccolo del normale. Gli autori suggeriscono che le cellule alterate nell’uomo non subiscono gli stessi danni di quelle del topo, e per questo motivo finora non si è potuto creare un modello animale che riproducesse in modo efficace la gravità della malattia.  

Il cervello è stato costruito a partire da cellule staminali umane pluripotenti, ossia cellule immature in grado di svilupparsi in ogni direzione. Nella ricerca sono state utilizzate sia cellule staminali embrionali, sia cellule adulte riprogrammate, le cosiddette Staminali pluripotenti indotte (Ips). Una volta isolate e immerse in un ambiente capace di stimolarne lo sviluppo, le cellule sono diventate neuroni e si sono assemblate spontaneamente in una struttura tridimensionale. Non è un vero e proprio organo, quello che le cellule hanno “costruito”, ma un organoide. Dimensioni e forma non sono infatti quelle del cervello umano, ma la struttura è quella di un cervello in miniatura e ricorda da vicino quella della parte più evoluta e complessa: la corteccia. 

Il mini cervello ha un aspetto biancastro, lattiginoso, una forma indefinita ed è minuscolo. Sebbene il mini-cervello raggiunga appena i quattro millimetri, è uno strumento gigantesco a disposizione dei ricercatori, che finora non avevano mai potuto avere a disposizione un modello per studiare il cervello umano. Ha anche una cavità interna che ricorda il ventricolo che porta il liquido cerebrospinale nel cervello umano e una struttura, ed è in grado di sopravvivere per mesi in un bioreattore che lo aiuta a nutrirsi. Nonostante questo, ci sono ancora molte limitazioni e c’è ancora moltissima strada da fare prima di riprodurre in laboratorio un cervello del tutto simile a quello umano. Per alcuni, anzi, questo è un obiettivo impossibile. Tuttavia per la prima volta questo mini cervello primitivo è un modello che, come notano i ricercatori, ha “incredibili somiglianze” con il cervello umano.

L’articolo su Nature