Occhi creati da cervelli in laboratorio

Utilizzando cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) umane, i ricercatori tedeschi hanno creato organoidi cerebrali che contenevano le proprie strutture oculari, chiamate coppe ottiche. Questi mini-cervelli hanno sviluppato una coppia di strutture ottiche simmetriche proprio nella parte anteriore della regione simile al cervello, proprio come farebbe un normale bambino umano nel grembo materno.

“Il nostro lavoro evidenzia la notevole capacità degli organoidi cerebrali di generare strutture sensoriali primitive sensibili alla luce e di ospitare tipi di cellule simili a quelle presenti nell’organismo”, afferma l’autore senior dello studio Jay Gopalakrishnan dell’Ospedale Universitario di Düsseldorf in un comunicato stampa. “Questi organoidi possono aiutare a studiare le interazioni cervello-occhio durante lo sviluppo embrionale, a modellare i disturbi congeniti della retina e a generare tipi di cellule retiniche specifiche per i pazienti per la sperimentazione di farmaci personalizzati e le terapie di trapianto”.

Le cellule staminali pluripotenti possono diventare qualsiasi tipo di cellule dell’organismo. Gli autori dello studio affermano che gli organoidi cerebrali 3D aiutano a esaminare lo sviluppo del cervello umano e le malattie che si formano in determinate regioni cerebrali. Inoltre, mostrano agli scienziati come il cervello si connette alla nostra vista attraverso vari nervi. Non è la prima volta che le cellule staminali embrionali sviluppano le proprie coppe ottiche. Infatti, studi precedenti, hanno anche dimostrato che le coppe ottiche possono essere prodotte da iPSC prelevate da cellule adulte che gli scienziati “riprogrammano” per farle tornare a essere cellule staminali embrionali. In precedenza, le coppe ottiche coltivate da cervelli di cellule staminali pluripotenti provenivano da esperimenti che cercavano di creare una retina pura. A differenza di questo nuovo esperimento, queste coppe non si sono integrate completamente negli organoidi cerebrali. Per raggiungere questo nuovo traguardo nello sviluppo delle cellule staminali, Gopalakrishnan e il suo team hanno modificato il protocollo per trasformare le iPSC in tessuto neurale. Ciò ha permesso agli organoidi cerebrali di formare coppe ottiche apparse in circa 30 giorni e maturate in strutture oculari visibili entro 50 giorni. Ciò rispecchia l’effettivo sviluppo della retina negli embrioni umani durante la gravidanza.

Complessivamente, il team ha utilizzato 16 lotti indipendenti di cellule provenienti da quattro donatori iPSC, generando un totale di 314 mini-cervelli. Da questo gruppo, il 72% ha sviluppato le proprie coppe ottiche. Ciò che rende queste coppe così speciali per gli scienziati è che ciascuna contiene diversi tipi di cellule retiniche. Queste cellule formano connessioni neuronali elettricamente attive che rispondono alla luce, proprio come fanno i nostri occhi. Le coppe ottiche avevano anche la loro lente, il tessuto corneale, che funge da connettore retinico con la mini-regione cerebrale.

Avere modelli di laboratorio vivi che sviluppano “occhi” proprio come un bambino umano, aprirebbe la possibilità per gli scienziati di trovare le cause e i fattori scatenanti dei disturbi retinici che causano problemi di vista e cecità. “Nel cervello dei mammiferi, le fibre nervose delle cellule ganglionari retiniche si estendono per connettersi con i loro bersagli cerebrali, un aspetto che non è mai stato dimostrato prima in un sistema in vitro”, conclude Gopalakrishnan.

Fonte: Cell Stem Cell.