Un gruppo di scienziati ha sviluppato mini-organi 3D, coltivati in laboratorio, dal tessuto cerebrale fetale umano che gettano le basi per un modo completamente nuovo di studiare come si sviluppa il cervello e offrono anche un prezioso mezzo per studiare lo sviluppo e il trattamento delle malattie legate allo sviluppo del cervello, compresi i tumori cerebrali. I risultati dei ricercatori sono stati documentati sulla rivista ‘Cell’. Gli scienziati, usualmente, utilizzano diversi modi per analizzare la biologia dei tessuti sani e delle malattie in laboratorio. Tra questi figurano animali da laboratorio e, da qualche anno, mini-organi 3D. Questi cosiddetti organoidi hanno caratteristiche e un livello di complessità che consente agli scienziati di analizzare da vicino le funzioni di un organo in laboratorio. Gli organoidi possono essere formati direttamente dalle cellule di un tessuto. Gli scienziati possono anche ‘guidare’ le cellule staminali – presenti negli embrioni o in alcuni tessuti adulti – affinche’ si sviluppino nell’organo che intendono studiare. Fino ad ora, gli organoidi cerebrali venivano coltivati in laboratorio inducendo cellule staminali embrionali o pluripotenti a crescere in strutture che rappresentavano diverse aree del cervello. Ora, gli scienziati del Centro Princess Maxima di oncologia pediatrica e dell’Istituto Hubrecht, entrambi con sede a Utrecht, nei Paesi Bassi, hanno sviluppato organoidi cerebrali direttamente dal tessuto cerebrale fetale umano.
I ricercatori, guidati dalla dottoressa Delilah Hendriks, dal professor Hans Clevers e dalla dottoressa Benedetta Artegiani, hanno scoperto che l’utilizzo di piccoli pezzi di tessuto cerebrale fetale, anziche’ di singole cellule, era vitale per la crescita dei mini-cervelli. Gli organoidi cerebrali avevano all’incirca le dimensioni di un chicco di riso. La composizione 3D del tessuto era complessa e conteneva diversi tipi di cellule cerebrali. E’ importante sottolineare che gli organoidi cerebrali contenevano molte cosiddette glia radiali esterne, un tipo di cellula presente negli esseri umani e nei nostri antenati evolutivi. Cio’ rileva la stretta somiglianza degli organoidi con il cervello umano. Tutti i pezzi di tessuto cerebrale hanno anche prodotto proteine che costituiscono la matrice extracellulare, una sorta di ‘impalcatura’ attorno alle cellule. Il team ritiene che queste proteine potrebbero essere la ragione per cui i pezzi di tessuto cerebrale sono stati in grado di auto-organizzarsi in strutture cerebrali 3D.
I ricercatori hanno scoperto che gli organoidi derivati dai tessuti conservavano varie caratteristiche della regione specifica del cervello da cui provenivano. Hanno risposto alla segnalazione di molecole note per svolgere un ruolo importante nello sviluppo del cervello. Questa scoperta suggerisce che gli organoidi derivati dai tessuti potrebbero svolgere un ruolo importante nel districare la complessa rete di molecole coinvolte nel dirigere lo sviluppo del cervello. Data la capacità degli organoidi derivati dai tessuti di espandersi rapidamente, il team ha poi studiato il loro potenziale nella modellizzazione del cancro al cervello. I ricercatori hanno utilizzato la tecnica di modifica genetica Crispr-Cas9 per introdurre difetti nel noto gene del cancro TP53 in un piccolo numero di cellule negli organoidi. Dopo tre mesi, le cellule con TP53 difettoso avevano completamente superato le cellule sane dell’organoide, cioe’ avevano acquisito un vantaggio di crescita, una caratteristica tipica delle cellule tumorali. Gli scienziati hanno quindi utilizzato il Crispr-Cas9 per disattivare tre geni legati al tumore al cervello: TP53, PTEN e NF1. I ricercatori hanno anche utilizzato questi organoidi mutanti per esaminare la loro risposta ai farmaci antitumorali esistenti.
Questi esperimenti hanno mostrato il potenziale degli organoidi per la ricerca sui farmaci antitumorali e per collegare determinati farmaci a specifiche mutazioni genetiche.
