Mini-cervello umano creato in laboratorio

Potrebbe rivoluzionare la ricerca su disturbi neuropsichiatrici come schizofrenia, autismo e Alzheimer

Una nuova pietra miliare nella scienza medica arriva dai laboratori della Johns Hopkins University, dove un gruppo di ricercatori ha sviluppato un organoide cerebrale completo, dotato di tessuti neurali interconnessi e rudimentari vasi sanguigni. L’organoide, soprannominato multi-region brain organoid (MRBO), rappresenta un salto generazionale rispetto ai modelli precedenti, che replicavano solo singole aree del cervello umano. “La maggior parte degli organoidi cerebrali presenti in letteratura riproduce soltanto una singola regione, come la corteccia o il cervelletto”, spiega la professoressa Annie Kathuria, docente di Ingegneria Biomedica e responsabile dello studio. “Noi abbiamo creato un cervello rudimentale intero”. Pubblicata su Advanced Science, la scoperta offre per la prima volta un modello biologico umano utilizzabile per comprendere disturbi complessi come autismo, schizofrenia e Alzheimer, che non colpiscono aree isolate ma coinvolgono l’intera architettura cerebrale.

La costruzione di un cervello in miniatura non è stata semplice. Il team ha coltivato separatamente cellule neurali provenienti da diverse aree del cervello, insieme a una prima forma di vasi sanguigni, in apposite piastre di laboratorio. Questi frammenti sono stati poi uniti grazie a proteine adesive, descritte dai ricercatori come “una sorta di supercolla biologica”, che hanno permesso ai tessuti di connettersi e di interagire elettricamente come una rete neurale coerente. Durante la crescita, i tessuti hanno cominciato a produrre attività elettrica, indicando che non solo erano vivi, ma anche funzionali. Il risultato è un organoide in grado di riprodurre fino all’80% della diversità cellulare osservata nel cervello fetale umano intorno al quarantesimo giorno di sviluppo.

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Perché il nuovo organoide supera i modelli precedenti

I precedenti modelli di cervello erano limitati a una sola funzione o area, il che li rendeva inadeguati per lo studio di malattie che implicano più regioni. Il nuovo MRBO, invece, contiene cellule della corteccia, del mesencefalo e del tronco encefalico, tutte interattive e sincronizzate. Queste strutture tridimensionali pesano solo pochi milligrammi e contengono tra i 6 e i 7 milioni di neuroni, a fronte dei tens of miliardi presenti in un cervello adulto. Nonostante le dimensioni ridotte, la fedeltà del modello allo sviluppo umano reale è straordinaria.

Inoltre, gli scienziati hanno osservato la formazione preliminare della barriera emato-encefalica, una membrana cruciale che regola il passaggio di molecole nel cervello. Questa barriera è spesso coinvolta in malattie neurologiche ed è notoriamente difficile da studiare in modelli animali. “Non posso chiedere a una persona di farmi osservare il suo cervello solo per capire l’autismo”, ha dichiarato Kathuria con tono pragmatico. “Gli organoidi ci permettono di osservare in tempo reale come si sviluppano i disturbi e se i trattamenti sono efficaci.”

Prospettive nella cura delle malattie neurologiche

Uno degli aspetti più promettenti riguarda l’uso dell’MRBO per testare farmaci sperimentali. Attualmente, tra l’85% e il 90% dei farmaci fallisce già nella Fase 1 dei trial clinici. Per le terapie neuropsichiatriche, il tasso di insuccesso arriva al 96%. Questo avviene perché i test iniziali vengono condotti su modelli animali, che spesso non replicano fedelmente le dinamiche cerebrali umane. Gli organoidi cerebrali potrebbero rappresentare un ponte più affidabile tra laboratorio e pazienti, migliorando i risultati nella sperimentazione clinica.

“Le malattie come l’autismo o la schizofrenia colpiscono tutto il cervello”, afferma la ricercatrice. “Se riusciamo a capire cosa va storto nelle prime fasi dello sviluppo, potremmo identificare nuovi bersagli terapeutici. Potremmo testare farmaci direttamente sull’organoide e vedere subito se funzionano.” La possibilità di simulare l’intero sviluppo cerebrale umano in provetta apre nuove strade anche per personalizzare i trattamenti in base al paziente, migliorando l’efficacia e riducendo gli effetti collaterali.

Verso la medicina personalizzata: organoidi su misura

Il prossimo obiettivo del team è sviluppare organoidi personalizzati, realizzati con cellule del paziente stesso. Questo approccio consentirebbe non solo di testare trattamenti mirati, ma anche di comprendere meglio le variazioni individuali nei disturbi dello spettro autistico o in patologie neurodegenerative. L’organoide potrebbe diventare uno strumento diagnostico dinamico, capace di predire la progressione della malattia e la risposta alle terapie.

L’uso degli MRBO potrebbe anche integrare le ricerche su malattie rare o disturbi genetici complessi. Con il supporto dell’ingegneria genetica, sarà possibile modificare specifici geni all’interno degli organoidi per osservare in tempo reale le conseguenze molecolari di una mutazione.

Etica e limiti: quanto possiamo spingerci oltre?

Nonostante l’entusiasmo, la ricerca sugli organoidi cerebrali solleva domande etiche rilevanti. Fin dove possiamo spingerci nel creare cervelli artificiali? Esiste un limite oltre il quale la struttura inizia ad assumere una coscienza rudimentale? Secondo il team, i mini-cervelli attuali sono ancora troppo primitivi per porre queste questioni, ma la comunità scientifica resta vigile. “Il nostro organoide non pensa, non ha emozioni, non ha input sensoriali”, ha chiarito Kathuria. Tuttavia, con l’avanzare delle tecnologie, sarà necessario porre regole chiare per evitare abusi.

Fonte:
Advanced Science