Versioni in miniatura e sottosviluppati di organi tra cui cervello, vesciche e pancreas vengono coltivate in piastre di Petri nei laboratori di tutto il mondo.
Può sembrare qualcosa uscito dal classico di fantascienza di Aldous Huxley “Brave New World”, ma questi gruppi di cellule umane, chiamati organoidi, stanno già aiutando gli scienziati a trovare nuovi modi per capire meglio le malattie.
L’ultima svolta è arrivata mercoledì quando un team internazionale di ricercatori ha rivelato sulla rivista Nature di aver impiantato con successo organoidi cerebrali umani nel cervello di giovani topi.
Come i topi crescerecosì come gli organoidi, consentendo agli scienziati di ricercare disturbi psichiatrici complessi come la schizofrenia e l’autismo.
I laboratori di tutto il mondo si trovano in diverse fasi della ricerca che utilizzano tali organoidi.
All’Istituto Pasteur in Francia, migliaia di organoidi cerebrali sono stati coltivati dalla fine del 2020 presso il laboratorio dei meccanismi molecolari dell’invecchiamento patologico e fisiologico.
All’interno del laboratorio, centinaia di queste minuscole palline bianche vengono conservate a 37 gradi Celsius (98 Fahrenheit), poiché una macchina assicura un movimento costante per far circolare i nutrienti ed evitare che si agglutino insieme.
Nella terza dimensione
Allora come sono stati coltivati?
In natura, quando le uova vengono fecondate con lo sperma, si forma un gruppo di cellule staminali. Soprannominate “pluripotenti”, queste cellule staminali possono diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo umano, dal cervello alla pelle.
Circa due decenni fa, la ricercatrice giapponese Shinya Yamanaka ha trovato un modo per prendere le cellule degli adulti e riprogrammarle nel loro precedente stato pluripotente, il che significa che possono diventare di nuovo qualsiasi tipo di cellula.
Queste cellule staminali pluripotenti indotte (iPS) possono essere prodotte in laboratorio e si spera di evitare alcune delle controversie che circondano la distruzione delle cellule staminali embrionali umane.
La scoperta è valsa a Yamanaka un premio Nobel per la medicina nel 2012 e si spera che segni una svolta nello studio della biologia umana.
Il laboratorio dell’Istituto Pasteur ha utilizzato le cellule iPS per far crescere organoidi cerebrali di dimensioni comprese tra tre e quattro millimetri nel giro di pochi mesi.
Il capo del laboratorio, Miria Ricchetti, ha affermato che gli organoidi sono “molto più semplici della corteccia cerebrale umana”.
“Questi organoidi sono costituiti da diversi tipi di cellule che interagiscono tra loro, formando strati che si posizionano correttamente rispetto a un cervello normale”, ha detto AFP.
Ciò conferisce agli organoidi “una struttura tridimensionale, abbastanza simile a un cervello umano in via di sviluppo di circa 20 settimane”.
Questo è uno dei motivi di entusiasmo in questo campo in crescita. La maggior parte della ricerca è attualmente condotta su cellule bidimensionali, ma gli organoidi consentono agli scienziati di estendersi nella terza dimensione.
“Alcuni farmaci funzioneranno su cellule 2D, quindi scopriamo che non funzionano su cellule 3D”, ha detto Ricchetti.
Gli organoidi vanno nello spazio
Si spera che gli organoidi forniscano un nuovo modo per comprendere i diversi stadi di una malattia, oltre a testare nuovi farmaci. Ad esempio, potrebbero essere usati per scoprire come funzionano le molecole di un farmaco e se è tossico.
Potrebbe anche significare che è necessario eseguire meno test di questo tipo sugli animali.
Juergen Knoblich, un biologo molecolare presso l’Istituto austriaco di biotecnologia molecolare, ha affermato che molti esperimenti sul cervello attualmente condotti su topi o ratti “dovrebbero essere eseguiti su primati”, aggiungendo che tuttavia questo è “molto controverso”.
“I modelli organoidi di cellule staminali umane sono promettenti e risolvono questo conflitto”, ha detto al Science Media Center.
Il team di Ricchetti sta usando i suoi organoidi per studiare lo sviluppo di un cervello con la sindrome di Cockayne, una malattia degenerativa rara e fatale.
L’anno prossimo, anche alcuni degli esemplari dell’Istituto Pasteur andranno coraggiosamente dove nessun organoide è mai arrivato prima.
Alcuni degli organoidi saranno inviati alla Stazione Spaziale Internazionale per determinare come essere nello spazio influenzi le cellule cerebrali umane a livello molecolare.
