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I neuroni umani crescono nei topi: quali malattie potremo studiare?
Un gruppo di Stanford Medicine, guidato da Sergiu Pașca, ha fatto crescere tessuto cerebrale umano nel cervello di topi geneticamente modificati, ottenendo connessioni con il sistema nervoso degli animali. Lo studio, pubblicato su Nature, presenta un modello per osservare come alterazioni delle cellule umane si traducano in cambiamenti dei circuiti nervosi e del comportamento.
Il punto di partenza sono gli organoidi corticali: strutture tridimensionali ottenute da cellule staminali umane, capaci di riprodurre alcuni aspetti della corteccia cerebrale. Nei precedenti trapianti, lo spazio disponibile e la competizione con i neuroni dei roditori ne frenavano lo sviluppo; questi ultimi maturano più rapidamente delle cellule umane.
Per creare spazio, i ricercatori hanno prodotto topi privi di gran parte della corteccia cerebrale e dell’ippocampo. Hanno quindi trapiantato quattro organoidi per animale: l’attecchimento è riuscito nell’86,2% dei 29 topi esaminati. A tre mesi, nelle misurazioni su sette animali, l’innesto rappresentava il 91,9% del volume corticale complessivo, una percentuale riferita alla corteccia e non all’intero cervello.
Negli animali così ottenuti, chiamati topi xenocorticali, il tessuto umano ha sviluppato diversi tipi cellulari e connessioni estese fino al midollo spinale. Le registrazioni hanno rilevato attività elettrica spontanea. Nei test di coordinazione motoria e memoria, alcuni deficit osservati nei topi senza corteccia risultavano parzialmente attenuati dopo il trapianto.
Una prima applicazione riguarda l’ipossia, cioè la carenza di ossigeno: cinque ore di esposizione hanno provocato danni nel tessuto umano e difficoltà nel mantenere andatura ed equilibrio. Gli autori propongono di usare questa vulnerabilità per indagare i meccanismi della paralisi cerebrale, che può derivare da lesioni associate alla carenza di ossigeno durante la gravidanza o intorno alla nascita.
Tra le prospettive indicate dal gruppo figurano anche epilessia, schizofrenia e forme di autismo con elevato bisogno di assistenza. Gli organoidi conservano il patrimonio genetico del donatore: impiegando cellule di pazienti, si potrebbero studiare alterazioni specifiche e sperimentare possibili interventi sui circuiti. Si tratta di una piattaforma preclinica, non di una terapia già disponibile per queste condizioni.
Nel tessuto trapiantato sono inoltre emerse cellule con caratteristiche dei neuroni di von Economo, una popolazione rara associata a circuiti coinvolti nel comportamento sociale. La loro particolare vulnerabilità nella demenza frontotemporale apre un’altra direzione di ricerca: il gruppo propone di generarli da cellule di pazienti per esaminarne il funzionamento e valutare candidati terapeutici.
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