Neuroni umani nel cervello dei topi, lo studio a Stanford: a cosa serve e perché non crea “super-topi”

Un team della Stanford University è riuscito a far crescere tessuto cerebrale umano nel cervello di topi nati privi della quasi totalità della corteccia, occupando oltre il 90% dello spazio lesionato e arrivando a collegarsi al midollo spinale. Si tratta dell'integrazione di cellule umane più estesa mai ottenuta in un animale. Lo studio, guidato dal neuroscienziato Sergiu Pașca, è stato pubblicato di recente su Nature. L'obiettivo non è creare animali "super-intelligenti" o Remy (il topolino del film Ratatouille) ma costruire un modello vivente per studiare in tempo reale le malattie del neurosviluppo o testare nuove terapie.

Come hanno fatto a trapiantare organoidi umani: la crescita del tessuto

Il problema degli studi precedenti ero lo spazio: gli organoidi cerebrali umani, piccoli agglomerati 3D di neuroni coltivati in laboratorio da cellule staminali umane e capaci auto-organizzarsi come una corteccia in miniatura, venivano impiantati in cervelli di ratto intatti, dove i neuroni dell'animale finivano per occupare lo spazio con la loro rapida crescita.

I ricercatori hanno pensato di eliminare la "concorrenza" creando topi geneticamente modificati privi della struttura da cui nascono la corteccia (lo strato più esterno e rugoso del cervello che nell'uomo gestisce il pensiero complesso e la memoria) e l'ippocampo. Tra i 5 e i 17 giorni di vita hanno impiantato nella cavità cranica vuota quattro organoidi umani per animale.

Il risultato è stato che, tra il secondo e terzo mese di vita, il tessuto è cresciuto di quasi 4,7 volte arrivando a occupare il 91,9% del volume disponibile. Oltre a crescere, come hanno mostrato risonanza magnetica e tracciamenti neuronali, si è sviluppata una struttura con collegamenti e proiezioni fino a talamo e midollo spinale cervicale. Infine, le registrazioni dell'attività elettrica hanno mostrato che la rete di neuroni umani funzionava generando onde di attività correlate ai movimenti dell'animale.

Niente "super-topi" ma una possibile svolta per la medicina

L'innesto di organoidi umani ha permesso di ripristinare capacità cognitive fondamentali come la memoria a breve termine in topi privi di corteccia, garantendo loro comportamenti e movimenti del tutto normali. Come chiarito a Nature dalla neurobiologa Madeline Lancaster, l'esperimento non aveva l'obiettivo di creare roditori "superintelligenti". Questa eventualità era esclusa a priori per due ragioni: da un lato la tempistica (l'impianto avviene a pochi giorni dalla nascita, quando le reti neurali del topo sono già consolidate, impedendo alle cellule umane di prendere il controllo delle attività complesse), dall'altro il rigoroso controllo di comitati bioetici indipendenti su tutta la procedura.

Il vero valore della ricerca è nel fatto che per la prima volta è disponibile un pezzo di corteccia umana, funzionante e collegata a un sistema nervoso vivo, su cui osservare gli effetti di una potenziale malattia. Gli autori hanno simulato un danno da ipossia (mancanza di ossigeno) sul tessuto trapiantato sul tessuto trapiantato, inducendo deficit motori utili a studiare condizioni come la paralisi cerebrale nei neonati prematuri. Inoltre, hanno generato per la prima volta in laboratorio un raro tipo di cellula simile ai neuroni di von Economo coinvolti nella cognizione sociale e implicati in malattie come la demenza frontotemporale e la schizofrenia. Questa innovativa piattaforma sperimentale, ribattezzata xenocorticazione, apre la strada allo studio in vivo dei distrubi del neurosviluppo e alla sperimentazione di nuove terapie.

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