Grazie al supporto degli organoidi cerebrali, gli scienziati dell’IMBA sono stati in grado di accertare che la sclerosi tuberosa, una rara malattia genetica del neurosviluppo, insorge a livello di sviluppo piuttosto che solo geneticamente.
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Attraverso lo sfruttamento di questi modelli di laboratorio derivati dal cervello umano, gli studiosi hanno individuato l’origine della malattia nelle cellule progenitrici specifiche dell’uomo. Le evidenze della ricerca hanno inoltre mostrato che la patologia delle malattie che colpiscono il cervello umano potrebbe essere compresa solo utilizzando modelli organoidi cerebrali derivati dall’uomo.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Science.
Organoidi cerebrali: ecco perché sono importanti per la ricerca sui disturbi neurologici
La complessità del cervello umano è in gran parte dovuta allo sviluppo che coinvolge processi unici per gli esseri umani, molti dei quali sono ancora in agguato negli anfratti più indecifrabili della nostra attuale conoscenza scientifica.
Il complesso della sclerosi tuberosa (TSC) non fa eccezione a questo riguardo, poiché è stato a lungo descritto come una malattia principalmente genetica sulla base di dati ottenuti da modelli animali.
La ricerca rivoluzionaria del laboratorio Knoblich dell’IMBA, l’Istituto di biotecnologia molecolare dell’Accademia austriaca delle scienze, utilizza modelli organoidi cerebrali derivati dai pazienti per svelare i misteri di questa rara malattia nello sviluppo neurologico: “I nostri risultati sulla causa principale del TSC ci hanno portato a un tipo di cellula progenitrice specifico del cervello umano. Questo spiega perché la patologia di questa malattia non può essere ben stabilita con altri modelli di laboratorio“, ha spiegato il direttore scientifico dell’IMBA Jürgen Knoblich, co-autore della ricerca.
In molti pazienti affetti, la TSC si manifesta sotto forma di epilessia grave e condizioni come l’autismo e le diverse difficoltà di apprendimento. Morfologicamente, la TSC è caratterizzata da segni ben descritti che spesso si trovano nel cervello dei pazienti. Tra questi ci sono i tumori benigni presenti in un’area definita del cervello, così come le lesioni nella corteccia, chiamate “tuberi”.
Per molto tempo entrambe le aberrazioni morfologiche sono state attribuite a una causa genetica. Tuttavia, i risultati dell’analisi dei campioni dei pazienti divergevano dalla teoria prevalente, principalmente per quanto riguarda i tuberi. “Per studiare la sclerosi tuberosa, abbiamo osservato gli organoidi cerebrali della malattia: colture cellulari tridimensionali che utilizziamo per modellare il cervello e che possiamo riprodurre da qualsiasi paziente”, ha osservato l’autrice co-corrispondente Nina Corsini, Research Associate nel Knoblich Group presso IMBA.
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Per lo studio guidato da Corsini e Knoblich, il team ha coltivato organoidi cerebrali da diversi pazienti affetti, un metodo che consente di studiare i meccanismi molecolari e cellulari che esistevano nel cervello dei pazienti ad un certo punto durante lo sviluppo.
“Con questo approccio, abbiamo scoperto che, come nel cervello dei pazienti, gli organoidi sviluppavano tumori e avevano aree disorganizzate che assomigliavano ai tuberi dei pazienti”, spiega Oliver Eichmüller, il primo autore dello studio.
È importante sottolineare che ricapitolare la fisiopatologia di una malattia è solo il primo passo: “Scavando ulteriormente nelle cause, abbiamo scoperto che entrambe queste anomalie sono state innescate dall’eccessiva proliferazione di un tipo di cellula specifico del cervello umano“, afferma Eichmüller.
Queste cellule sono state denominate progenitori degli interneuroni tardivi caudali o cellule CLIP. Si trovano durante la fase di sviluppo del cervello umano, ma non negli animali come i topi: “Il nostro studio mostra che il nostro cervello è molto complesso, molto più complesso del cervello della maggior parte degli animali“, ha affermato Corsini.
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Gli scienziati hanno tracciato parallelismi con altre malattie del neurosviluppo e neuropsichiatriche, ma anche con malattie maligne che colpiscono il cervello umano, ipotizzando che queste potrebbero essere causate anche da processi di sviluppo umani specifici: “Le nostre scoperte sui principi umani specifici nello sviluppo del cervello e nella patologia potrebbero applicarsi anche ad altre malattie conosciute per le quali non esistono terapie fino ad oggi“, ha affermato Knoblich.
Dopo aver fatto notizia in tutto il mondo nel 2013 per la creazione di organoidi del cervello umano presso l’IMBA, il laboratorio Knoblich ha adattato questa tecnologia allo studio dei processi nascosti dello sviluppo del cervello umano, nonché di diverse malattie che colpiscono il cervello umano .
Con le loro attuali scoperte, il team è ora in grado di far luce su uno dei pendii ombrosi della neuroscienza e della medicina: “Chiaramente non ci fermeremo qui“, ha concluso Knoblich: “Come passo successivo, miriamo a studiare ulteriori malattie neuropsichiatriche adattando ulteriormente la nostra tecnologia. Siamo fiduciosi che questo modello di laboratorio derivato dall’uomo ci aiuterà finalmente a identificare i meccanismi umani specifici che sono stati trascurati per troppo tempo”.
Bellissima notizia. Anche Alessandro Rosà e Silvia Di Angelantonio della Sapienza di Roma studiano sugli Organoidi derivati da cellule di Persone con altre mutazioni genetiche.