Nuovi progressi nella ricerca sul cervello e malattie neurodegenerative

cervello,Morbo di Parkinson

L’organo più complesso negli esseri umani è il cervello. A causa della sua complessità e, ovviamente per ragioni etiche, è estremamente difficile fare esperimenti scientifici su di esso, esperimenti che ci potrebbero aiutare a comprendere malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson.

Gli scienziati del Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) della University of Luxembourg, sono riusciti a trasformare cellule staminali umane, derivate da campioni di pelle, in minuscole colture tridimensionali simili al cervello che si comportano come le cellule del mesencefalo umano. Nelle piastre di Petri i ricercatori hanno coltivato diversi tipi di cellule che si collegano ad una rete, scambiano segnali  e producono prodotti metabolici tipici del cervello umano attivo.

“Le nostre nuove colture di cellule aprono le porte alla ricerca sul cervello”, spiega il Prof. Dr. Jens Schwamborn. “Ora possiamo usare queste cellule per studiare le cause del morbo di Parkinson ad esempio e per capire come potrebbe eventualmente essere trattato in modo efficace”.

I risultati dello studio sono stati pubblicati oggi, dalla prestigiosa rivista scientifica Stem Cell Reports.

Il mesencefalo umano è di particolare interesse per i ricercatori che studiano il Parkinson: è la sede della struttura del tessuto noto come substantia nigra. Qui, le cellule nervose – in particolare i neuroni dopaminergici – producono la dopamina necessaria per controllare i movimenti del corpo. Se i neuroni dopaminergici muoiono, allora la persona interessata sviluppa tremori e rigidità muscolare, i sintomi caratteristici della malattia di Parkinson. Per motivi etici, i ricercatori non possono prelevare cellule dalla substantia nigra. I gruppi di ricerca di tutto il mondo stanno quindi lavorando alla coltura di strutture tridimensionali del mesencefalo in piastre di Petri. Il team di ricerca sulle cellule staminali della LCSB è guidato da Jens Schwamborn.

Gli scienziati hanno lavorato con le cosiddette cellule staminali pluripotenti indotte che non possono produrre un organismo completo, ma che possono essere trasformate in tutti i tipi di cellule del corpo umano. Le procedure richieste per la conversione delle cellule staminali in cellule cerebrali sono state sviluppate da Anna Monzel nella sua tesi di dottorato che sta svolgendo nel  gruppo di ricerca di Schwamborn.

. “Ho dovuto sviluppare uno speciale cocktail composto da fattori di crescita e un certo metodo di trattamento delle cellule staminali per indurle a differenziarsi nella direzione desiderata”, dice Monzel mentre descrive il suo approccio. Per raggiungere il suo obiettivo, la ricercatrice ha attinto ad un ampio lavoro di preparazione che era stato realizzato in precedenza dalla squadra di Schwamborn.

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 Graphical Abstract

Le cellule staminali pluripotenti coltivate nelle piastre di Petri si sono moltiplicate e sparse in una struttura di supporto tridimensionale, producendo colture di cellule simili al tessuto cerebrale.

“Il nostro successivo esame di questi campioni di tessuto artificiale ha rivelato che si erano sviluppati vari tipi di cellule caratteristiche del mesencefalo”, dice Jens Schwamborn. ” Queste cellule possono trasmettere ed elaborare segnali. Siamo stati anche in grado di rilevare cellule neuronali dopaminergici proprio come nel mesencefalo. Questo rende i nostri risultati di straordinario interesse per i ricercatori sul Parkinson in tutto il mondo. Sulle nostre nuove colture cellulari, siamo in grado di studiare i meccanismi che portano al Parkinson molto meglio di prima e possiamo anche testare gli effetti che gli impatti ambientali, come le sostanze inquinanti, hanno sulla insorgenza della malattia e se ci sono nuovi agenti attivi che potrebbe alleviare i sintomi del Parkinson o verificare se la malattia potrebbe anche essere curata dalla sua stessa causa”.

Lo sviluppo delle colture di tessuti simili a tessuti cerebrali apre non solo le porte a nuovi approcci di ricerca, ma può anche contribuire a ridurre la quantità di sperimentazione animale nella ricerca sul cervello. Le colture cellulari sviluppate nelle piastre di Petri sono di origine umana e in alcuni aspetti assomigliano a cervelli umani più del cervello di animali da laboratorio, come ratti o topi. Pertanto, le strutture di cervello umano e le loro modalità di funzionamento possono essere modellate in modo diverso più di quanto non sia possibile negli animali.

“Ci sono anche interessanti opportunità economiche nel nostro approccio”, spiega Jens Schwamborn: “La produzione di colture di tessuti è estremamente elaborata. Nell’ambito del nostro spin-off Braingineering Technologies Sarl, stiamo sviluppando nuove tecnologie con cui possiamo fornire le colture ad altri laboratori o all’industria farmaceutica per la loro ricerca “.

Fonte: Stem Cell Reports

 

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