I ricercatori sono riusciti a progettare con successo strutture cerebrali in miniatura, note come organoidi corticali, con una rete funzionante di vasi sanguigni che imita da vicino quelli presenti in un cervello umano in via di sviluppo. Questa svolta affronta una limitazione critica dei “mini-cervelli” precedentemente coltivati in laboratorio: la loro tendenza a morire dopo pochi mesi a causa della privazione di nutrienti. I nuovi organoidi, sviluppati da Ethan Winkler e dal suo team presso l’Università della California, a San Francisco, dimostrano un sistema vascolare con centri cavi (lumi) paragonabili ai vasi sanguigni naturali, segnando un passo significativo verso modelli cerebrali più realistici e duraturi.
Il problema dei mini-cervelli
Gli organoidi cerebrali, creati per la prima volta nel 2013, sono diventati strumenti preziosi per studiare condizioni neurologiche come l’autismo, la schizofrenia e la demenza. Tuttavia, la loro durata di vita limitata ha ostacolato una ricerca più approfondita. I cervelli a grandezza naturale si affidano a intricate reti di vasi sanguigni per fornire ossigeno e sostanze nutritive, mentre in precedenza gli organoidi erano privi di questa infrastruttura vitale. Le cellule al centro di queste strutture morirebbero rapidamente di fame senza un’adeguata circolazione.
Un nuovo approccio alla vascolarizzazione
Il team di Winkler ha affrontato questo problema coltivando organoidi corticali (replicanti della corteccia cerebrale) insieme a organoidi separati dei vasi sanguigni. Hanno poi integrato i due, consentendo alle reti vascolari di diffondersi uniformemente nei cervelli in miniatura per un periodo di settimane. Le strutture risultanti hanno mostrato una notevole somiglianza con il sistema vascolare del cervello reale, compresi i lumi cavi, un dettaglio mancante nei tentativi precedenti.
Perché è importante
La migliore vascolarizzazione offre numerosi vantaggi:
- Sopravvivenza migliorata: una migliore fornitura di nutrienti dovrebbe prolungare la durata della vita degli organoidi, consentendo studi a più lungo termine.
- Modellazione realistica: La presenza di vasi sanguigni funzionali consente una replica più accurata della barriera emato-encefalica, un meccanismo protettivo cruciale.
- Ricerca avanzata: questi organoidi potrebbero accelerare gli studi sullo sviluppo del cervello, sulla modellazione delle malattie e sui test antidroga.
Le sfide future restano
Sebbene si tratti di un progresso importante, la replica completa del sistema circolatorio del cervello rimane un obiettivo lontano. Il sistema attuale non dispone del meccanismo di pompaggio attivo del cuore per garantire un flusso sanguigno continuo e direzionale. I ricercatori devono ancora trovare modi per simulare la circolazione dinamica che mantiene in funzione il cervello reale.
Nonostante ciò, Madeline Lancaster dell’Università di Cambridge definisce la rete vascolare con lumi “impressionante” e “un passo importante”.
La creazione di questi organoidi cerebrali altamente vascolarizzati avvicina i ricercatori alla costruzione di modelli più complessi e di lunga durata per comprendere e trattare le condizioni neurologiche.
