Gli organoidi cerebrali sono cervelli tridimensionali coltivati in vitro che imitano le attività del cervello umano. Sono emersi come strumenti preziosi per comprendere l’evoluzione, la patogenesi delle malattie e i processi di sviluppo neurologico.
Recentemente, il professore assistente Kosuke Kataoka, insieme ai coautori Yuya Sato e Toru Asahi della Graduate School of Advanced Science and Engineering, Waseda University, hanno condotto un’indagine completa su varie strategie per vascolarizzare gli organoidi cerebrali.
Lo studio è stato pubblicato online in BMC Biology.
Organoidi cerebrali: ecco come possono essere sfruttati
Kataoka afferma: “Sono state proposte diverse strategie per costruire sistemi vascolari funzionali negli organoidi cerebrali, tuttavia, in precedenza non esisteva alcuno studio comparativo integrato di queste strategie”. Pertanto, le caratteristiche e i problemi di ciascuna strategia di vascolarizzazione non sono stati caratterizzati con precisione.”
Attraverso un confronto integrato dei dati di sequenziamento dell’RNA di singola cellula (scRNA-seq), lo studio ha valutato vari organoidi cerebrali umani vascolarizzati creati utilizzando approcci diversi, seguita da un’analisi di questi set di dati insieme ai dati del cervello fetale. Questa ricerca ha delineato l’impatto di varie tecniche di vascolarizzazione sulla differenziazione del tipo cellulare e sui profili trascrittomici delle cellule neuronali e vascolari in questi organoidi.
È stato osservato che tutti i protocolli di vascolarizzazione hanno migliorato il valore di correlazione nella maggior parte dei tipi cellulari. “Questa scoperta suggerisce che, indipendentemente dal tipo di protocollo, gli organoidi cerebrali vascolarizzati mostravano un profilo di espressione genetica più vicino al cervello umano fetale rispetto agli organoidi non vascolarizzati, ” spiega Kataoka.
Hanno inoltre scoperto che l’induzione vascolare aveva effetti trascrittomici sulle popolazioni cellulari neuronali e di tipo vascolare. Le cellule vascolari del cervello fetale mostravano espressione di tutti i geni marcatori, ma i vari organoidi vascolarizzati e vascolari avevano un profilo di espressione insufficiente. Inoltre, si è scoperto che questo profilo di espressione dipende dalla strategia di vascolarizzazione.
Lo studio ha anche rivelato l’importanza delle interazioni tra cellule di tipo vascolare e neuroni affinché i vasi sanguigni sviluppino il loro profilo cerebrovascolare specifico per svolgere le loro funzioni vascolari caratteristiche del cervello, come la barriera emato-encefalica.
Espandendo le future applicazioni di questi risultati, Kataoka afferma: “I nostri risultati potrebbero contribuire a fornire modelli più realistici del cervello umano con vasi sanguigni. Ciò non solo aiuterà a sviluppare una migliore comprensione del cervello umano, ma anche ad accelerare la ricerca su varie malattie cerebrali e consentirà uno screening farmacologico più accurato.”
È improbabile che gli organoidi cerebrali vascolarizzati subiscano la morte cellulare e pertanto si ritiene che diventino lo standard per la futura ricerca sul cervello.
La presente ricerca è cruciale per la fabbricazione di organoidi vascolarizzati in futuro. Si spera nello sviluppo di organoidi vascolarizzati con maggiore fedeltà.
