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Riepilogo:I ricercatori hanno innovato un metodo per produrre mini cervelli coltivati ​​in laboratorio, noti come organoidi del cervello umano, privi di cellule animali, promettendo uno studio e un trattamento più accurati delle condizioni neurodegenerative.

In precedenza, gli organoidi cerebrali venivano coltivati ​​utilizzando una sostanza derivata dai sarcomi dei topi chiamata Matrigel, che portava a incongruenze dovute alla sua composizione e variabilità indefinite. Il nuovo metodo utilizza una matrice extracellulare ingegnerizzata priva di componenti animali, migliorando la neurogenesi degli organoidi cerebrali.

Questa svolta consente una replica più accurata delle condizioni del cervello umano e potrebbe aprire le porte al trattamento personalizzato delle malattie neurodegenerative come la SLA e l'Alzheimer.

Aspetti principali:

Fonte:Università del Michigan

I ricercatori dell’Università del Michigan hanno sviluppato un metodo per produrre cervelli in miniatura coltivati ​​artificialmente – chiamati organoidi del cervello umano – privi di cellule animali che potrebbero migliorare notevolmente il modo in cui le condizioni neurodegenerative vengono studiate e, infine, trattate.

Nell’ultimo decennio di ricerca sulle malattie neurologiche, gli scienziati hanno esplorato l’uso di organoidi del cervello umano come alternativa ai modelli murini.

Questi tessuti 3D autoassemblati derivati ​​da cellule staminali embrionali o pluripotenti modellano più da vicino la complessa struttura del cervello rispetto alle colture bidimensionali convenzionali.

Fino ad ora, la rete ingegnerizzata di proteine ​​e molecole che danno struttura alle cellule degli organoidi cerebrali, note come matrici extracellulari, utilizzava spesso una sostanza derivata dai sarcomi dei topi chiamata Matrigel.

Questo metodo presenta svantaggi significativi, con una composizione relativamente indefinita e variabilità da lotto a lotto.

L'ultima ricerca sulla messaggistica unificata, pubblicata su Annals of Clinical and Translational Neurology, offre una soluzione per superare i punti deboli di Matrigel.

I ricercatori hanno creato un nuovo metodo di coltura che utilizza una matrice extracellulare ingegnerizzata per gli organoidi del cervello umano – senza la presenza di componenti animali – e ha migliorato la neurogenesi degli organoidi cerebrali rispetto a studi precedenti.

"Questo progresso nello sviluppo di organoidi del cervello umano privi di componenti animali consentirà passi significativi nella comprensione della biologia dello sviluppo neurologico", ha affermato l'autore senior Joerg Lahann, Ph.D., direttore dell'UM Biointerfaces Institute e professore universitario Wolfgang Pauli di Ingegneria Chimica presso l'UM.

“Gli scienziati hanno lottato a lungo per tradurre la ricerca sugli animali nel mondo clinico, e questo nuovo metodo renderà più semplice il passaggio della ricerca traslazionale dal laboratorio alla clinica”.

Le matrici extracellulari fondamentali degli organoidi cerebrali del gruppo di ricerca erano costituite da fibronectina umana, una proteina che funge da struttura nativa per consentire alle cellule staminali di aderire, differenziarsi e maturare. Erano supportati da un'impalcatura polimerica altamente porosa.

Gli organoidi sono stati coltivati ​​per mesi, mentre il personale del laboratorio non poteva entrare nell’edificio a causa della pandemia di COVID 19.

Utilizzando la proteomica, i ricercatori hanno scoperto che i loro organoidi cerebrali sviluppavano il liquido cerebrospinale, un liquido trasparente che scorre attorno al cervello sano e ai midolli spinali. Questo fluido corrispondeva più da vicino al liquido cerebrospinale umano adulto rispetto a uno studio fondamentale sugli organoidi del cervello umano sviluppato in Matrigel.

"Quando il nostro cervello si sviluppa naturalmente nell'utero, ovviamente non cresce su un letto di matrice extracellulare prodotta da cellule tumorali di topo", ha affermato il primo autore Ayşe Muñiz, Ph.D., studente laureato presso l'UM di Scienze macromolecolari. e programma di ingegneria al momento del lavoro.

“Inserendo le cellule in una nicchia ingegnerizzata che somiglia di più al loro ambiente naturale, abbiamo previsto che avremmo osservato differenze nello sviluppo degli organoidi che imitano più fedelmente ciò che vediamo in natura”.

Il successo di questi organoidi del cervello umano privi di xenogeni apre la porta alla riprogrammazione con cellule di pazienti con malattie neurodegenerative, afferma la coautrice Eva Feldman, MD, Ph.D., direttrice del Centro di eccellenza ALS presso l'UM e James W. Albers Distinguished Professor di Neurologia presso la UM Medical School.