Un importante passo avanti nella ricerca sullo sviluppo del cervello umano arriva grazie a un nuovo modello tridimensionale di organoide cerebrale. Gli organoidi sono repliche in miniatura di organi e tessuti umani. Questo specifico modello è stato sviluppato per permettere agli scienziati di esplorare, in maniera più approfondita, lo sviluppo del cervello e le malattie neurologiche, con un’attenzione particolare ai disturbi che hanno origine nelle prime fasi della vita, come l’autismo.

Il modello, descritto nello studio “A polarized FGF8 source specifies frontotemporal signatures in spatially oriented cell populations of cortical assembloids”, pubblicato su Nature Methods, è frutto del lavoro di un gruppo internazionale di ricercatori. La dott.ssa Veronica Krenn, vincitrice della borsa di studio Human Technopole Early Career presso l’Università di Milano-Bicocca, ha guidato il progetto in collaborazione con il professor Jürgen Knoblich dell’Istituto di Biotecnologia Molecolare dell’Accademia Austriaca di Scienze (IMBA) di Vienna e il professor Giuseppe Testa dell’Human Technopole di Milano.

Organoidi cerebrali, una tecnologia in evoluzione
Gli organoidi cerebrali sono modelli tridimensionali di tessuti cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti, che riproducono aspetti chiave dello sviluppo del cervello umano. Questa tecnologia, inizialmente sviluppata dal team del professor Knoblich all’IMBA, è ormai utilizzata a livello globale per comprendere come si sviluppa la corteccia cerebrale e per studiare l’origine di diverse malattie neurologiche.

Fino a oggi, gli organoidi corticali erano di forma sferica e relativamente omogenei. Tuttavia, questa struttura non riproduce accuratamente la corteccia cerebrale umana, che presenta una forma allungata e una mappa complessa di domini distinti lungo l’asse fronto-posteriore. Il nuovo studio introduce un protocollo innovativo che permette la creazione di organoidi allungati, organizzati in domini distinti lungo l’asse longitudinale, simulando meglio la polarità della corteccia cerebrale umana. “La mappa del cervello in formazione è modellata da diverse molecole di segnalazione, i cosiddetti morfogeni“, spiega la dott.ssa Veronica Krenn. Tuttavia, risulta spesso difficile identificare il ruolo preciso di ogni componente nel processo di sviluppo cerebrale.

Nel loro approccio, i ricercatori hanno prima creato organoidi allungati utilizzando stampi appositamente progettati dai collaboratori dell’Università di Parigi e dell’Istituto Curie. Successivamente, hanno introdotto una fonte asimmetrica di FGF8, un morfogeno cruciale per lo sviluppo cerebrale. “Questa singola fonte di morfogeno, posizionata asimmetricamente, è stata sufficiente a creare cellule con identità distinte lungo l’asse longitudinale di un singolo organoide allungato, formando una mappa simile a quella della corteccia umana negli stadi molto precoci di sviluppo”, spiega la dott.ssa Veronica Krenn.

Scoperte genetiche rilevanti
Utilizzando questo nuovo modello, i ricercatori hanno identificato uno dei fattori chiave per la creazione della mappa corticale: il gene FGFR3. Mutazioni in questo gene sono responsabili dell’acondroplasia, una forma di displasia scheletrica. La scoperta offre nuove prospettive per comprendere meglio il ruolo dei geni nello sviluppo cerebrale e nella predisposizione a malattie neurologiche e mentali. “La possibilità di riprodurre in laboratorio le prime fasi dello sviluppo della corteccia cerebrale rappresenta un grande passo avanti”, afferma la dott.ssa Krenn. “Siamo molto entusiasti di poter utilizzare questa nuova tecnologia per studiare i meccanismi genetici alla base delle malattie neurologiche e per comprendere come fattori di rischio possano influenzare processi cruciali del cervello.”

Implicazioni future
Questi nuovi modello 3D di organoidi cerebrali aprono la strada a ricerche sempre più dettagliate sullo sviluppo del cervello umano, promettendo di offrire nuove opportunità per la comprensione e il trattamento di malattie complesse come l’autismo, la schizofrenia e altre condizioni neurologiche. Con la possibilità di studiare lo sviluppo cerebrale in maniera più precisa e realistica, i ricercatori potranno ora investigare meglio come i fattori genetici e ambientali influenzino le prime fasi di formazione del cervello umano, con l’obiettivo di trovare nuovi approcci terapeutici per disturbi neurologici e mentali.