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02/09/2013 09:44:29

Il primo mini-cervello umano in provetta costruito con le cellule staminali La versione in miniatura è di quattro millimetri e permette di riprodurre in laboratorio malattie neurologiche.

Un organo complesso come il cervello umano creato in laboratorio. Un mini-cervello del diametro massimo di quattro millimetri, ma funzionante. Anzi, più di uno. Mini cortecce cerebrali, dall’aspetto biancastro, lattiginoso. La forma? Non proprio quella di un cervello. Una massa indefinita, ma funzionante. Ed è questo che rappresenta un traguardo storico della ricerca medica. E’ accaduto nel laboratorio dell’Istituto di biotecnologia molecolare dell’Accademia austriaca delle scienze. Ma Vienna non era sola nel progetto. Come spesso accade di fronte a sfide dai costi elevati, i cervelli umani in miniatura sviluppatisi da cellule staminali embrionali e adulte riprogrammate alle toti-potenzialità iniziali sono il risultato vincente di una ricerca internazionale condotta in collaborazione con le università di Edimburgo e di Londra e con l’Istituto britannico Sanger della Wellcome Trust. Juergen Knoblich e Madeline Lancaster sono però i «genitori» dei micro-cervelli e le firme del lavoro pubblicato dalla rivista Nature.

LO STUDIO DELLE MALATTIE - L’obiettivo è ora usare queste strutture per effettuare esperimenti utili a studiare disordini che colpiscono il cervello. Schizofrenia, autismo in primis. Ma anche la prevenzione di neuro-degenerazioni legate all’età, come l’Alzheimer o il Parkinson. La forma non è proprio perfetta. Dalle staminali, coltivate con una combinazione di diversi nutrienti, si è arrivati prima a quel foglietto di tessuto embrionale (neuroectoderma) da cui normalmente si sviluppa poi il sistema nervoso nelle sue varie specializzazioni. Il primo passaggio da staminali che tutto possono diventare a staminali già orientate. Frammenti del neuroectoderma sono stati quindi assemblati su una sorta di «scheletro» guida posto in un bioreattore. In quest’apparecchiatura, un sistema chiuso in cui circolano ossigeno e nutrienti, è avvenuta l’ulteriore specializzazione dell’abbozzo di tessuto neuro-embrionale in mini-cervelli. In quattro mesi hanno raggiunto la dimensione massima: 4 millimetri. Piccoli ma costituiti da milioni di neuroni e da tessuto neuronale funzionante, reattivo ai test.

LE REAZIONI - Gli studi per rigenerare tessuti partendo dalle staminali finora avevano portato solo alla creazione di abbozzi di organi meno complessi, come fegato o rene. Questa volta si è arrivati a un organo complesso, il più complesso. Knoblich commenta entusiasta: «In questo caso le dimensioni non contano, perché il nostro obiettivo non era generare un intero cervello umano funzionante ma quello di analizzare lo sviluppo cellulare che porta a un cervello umano». Solo? La mancanza di modelli su cui studiare «in vivo» cosa accade ai neuroni umani è una delle cause dei ritardi nella ricerca in campo neurologico. Ne sa qualcosa Giancarlo Comi, del San Raffaele di Milano, uno dei big internazionali della ricerca sulla sclerosi multipla. Il progresso scientifico degli ultimi dieci anni è per ora legato a maggiori investimenti richiamati da valide intuizioni e strumenti di neuro-imaging prima inesistenti. Ora finalmente c’è un modello per studiare il cervello umano. Ovviamente sempre che quanto riportato da Nature sia reale. «Siamo fiduciosi che questo metodo permetterà di studiare una varietà di malattie legate allo sviluppo neurologico», dice Madeline Lancaster. Già è stato possibile, grazie ai mini-cervelli, studiare il processo di sviluppo del cervello umano, a partire dalle regioni della corteccia.

LA PRIMA MALATTIA - Il mini cervello è anche un laboratorio nel quale riprodurre malattie neurologiche finora impossibili da studiare in un modello. «La complessità del cervello umano – osservano gli autori della ricerca - rendeva impossibile studiare molti disordini in organismi modello». Adesso, invece, è già stata riprodotta in provetta la prima malattia: la microcefalia. E un domani probabilmente si potrebbe anche vedere come si danneggiano i neuroni in caso di contaminazioni come quelle causate dalla carne di Mucca pazza. Nella ricerca austriaca sono state utilizzate sia cellule staminali embrionali sia cellule adulte riprogrammate, le cosiddette Staminali pluripotenti indotte (Ips). Una volta isolate e immerse in un ambiente capace di stimolarne lo sviluppo, le cellule sono diventate neuroni e si sono assemblate spontaneamente in una struttura tridimensionale. Tecnicamente non è un vero e proprio organo quello che le staminali hanno prodotto in vitro, ma un organoide. Più simile alla parte superiore, più complessa ed evoluta, del cervello umano: la corteccia. E’ in grado di sopravvivere per mesi in un bioreattore che lo aiuta a nutrirsi. Un abbozzo, perché – gli autori della ricerca sono i primi ad ammetterlo – si è ancora lontani dal riuscire a riprodurre in laboratorio un cervello del tutto simile a quello umano. Forse obiettivo impossibile. Nonostante tutto, per la prima volta mini abbozzi tridimensionali di neuroni interagenti sono stati creati. Come modello funzionano. E, sottolineano i ricercatori che li hanno visti «nascere», hanno incredibili somiglianze con il cervello vero. Ma per loro quelle miniature nel bioreattore sono come figli.