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 dottoressa 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 (Imba) 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 erano sferici, come palloni da calcio in miniatura e relativamente omogenei. Questo tipo di struttura è molto diverso 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 dottoressa 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 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».

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