Roma – Organoidi cerebrali in vitro per studiare le strutture del sistema nervoso, ma anche ‘on-a-chip” per esplorarne il funzionamento. I ricercatori e le ricercatrici dell’Istituto di biomedicina di Eurac Research coltivano in laboratorio diverse tipologie di organoidi, minuscoli aggregati tridimensionali derivati da cellule staminali umane, che replicano le caratteristiche fondamentali di specifici organi umani. Questi organoidi vengono poi inseriti in appositi chip che permettono di studiarne la crescita e le risposte a stimoli e farmaci. Questo approccio innovativo permetterà di studiare malattie e testare trattamenti in modo innovativo e di puntare a una ricerca medica etica e focalizzata sulla salute e sulla prevenzione.
Gli organoidi sono strutture tridimensionali derivate da cellule di origine umana, sviluppate per riprodurre in vitro la complessità funzionale, strutturale e biologica di diversi organi umani. Anche se hanno la dimensione di una capocchia di spillo, il loro potenziale è enorme: possono replicare i comportamenti dei tessuti del cuore, del cervello o del midollo spinale, consentendo di ricreare una condizione di malattia, testare terapie e farmaci e prevedere le risposte dei pazienti. Tutto questo, in modo molto più accurato di quanto permettano le metodologie usate finora e senza ricorrere a modelli animali.
La comunità scientifica internazionale si muove da tempo per superare la sperimentazione animale, non solo per motivi etici, ma anche perché i modelli animali sono lontani dal replicare il vero funzionamento dell’organismo umano. Diversamente da quanto accade nelle altre regioni italiane, in Alto Adige la sperimentazione animale non è consentita, quindi da diversi anni l’Istituto altoatesino si concentra su metodologie pensate per sostituirla in modo definitivo con sistemi basati su cellule staminali pluripotenti indotte e ora con gli organoidi.
“I primi organoidi cerebrali che abbiamo sviluppato riguardano in particolare il mesencefalo. Ci permetteranno di studiare malattie come il morbo di Parkinson con particolare attenzione alla comprensione dei meccanismi molecolari alla base di questa condizione debilitante” spiega Francesca Pischedda, ricercatrice dell’Istituto di biomedicina.
In parallelo, diversi ricercatori e ricercatrici utilizzano tecniche avanzate di imaging che permettono di analizzare sia la morfologia degli organoidi, sia la loro attività – distinguendo così tra una condizione fisiologica e una patologica, eventualmente associata a una specifica malattia.
Per ricreare e studiare alcune delle caratteristiche degli organi originali, gli organoidi vengono ingegnerizzati a livello cellulare e collocati in appositi chip per essere coltivati per lungo tempo. Questi chip possono includere sensori per la misura di parametri quali temperatura, pH e concentrazione di ossigeno. In alternativa, degli speciali microelettrodi integrati direttamente nei chip sono in grado di rilevare l’attività elettrica di neuroni o altre cellule elettrogeniche, per esempio quelle cardiache. Questa metodologia permette di analizzare il comportamento di un organoide in un contesto fisiologico, come se fosse all’interno di un corpo.
“Siamo molto orgogliosi dei progressi che abbiamo raggiunto con questa tecnologia. Siamo tra i pochi centri di ricerca in Italia a concentrarci in modo esclusivo sullo sviluppo di metodi alternativi e complementari alla sperimentazione animale (i cosiddetti NAMs) per la ricerca preclinica. Sugli organoidi del cervello siamo già molto avanti e altri colleghi e colleghe stanno lavorando su organoidi che riproducono il tessuto del midollo spinale e del cuore” spiega Paolo Cesare, ricercatore dell’Istituto di biomedicina di Eurac Research. La ricerca sugli organoidi si svolge in particolare nella cornice del progetto europeo INNo-CHIP, una collaborazione transfrontaliera Italia-Svizzera coordinata da Eurac Research che riunisce 25 partner per realizzare prototipi OoC fedeli alla biologia umana, potenziare la ricerca medica e lo sviluppo di nuovi trattamenti, stimolando innovazione e supporto alle start-up.
“La ricerca sugli organoidi è più di un progresso scientifico, è un cambiamento nel modo in cui immaginiamo la medicina. La nostra ricerca sugli organoidi costituisce un passaggio fondamentale verso un approccio incentrato sulla salute — noto come Precision Health — una priorità non solo a livello globale, ma anche per noi. Si tratta di comprendere come le malattie si sviluppino prima della comparsa dei sintomi e di impiegare queste conoscenze per elaborare strategie di prevenzione mirate e fondate su solide evidenze scientifiche, con l’obiettivo di preservare e migliorare la salute complessiva”, afferma Andrew Hicks, vicedirettore dell’Istituto di biomedicina di Eurac Research.(30cience.com)
