Cellule cerebrali riproducono i cambiamenti del cervello di un neonato

Mettere delle cellule staminali in laboratorio con i giusti nutrienti potrebbe portare alla formazione di un piccolo cervello. Si tratta di un organoide, ossia cellule semiorganizzate. Gli organoidi sono diventati un potente strumento per studiare lo sviluppo e la malattia del cervello e si pensava che rispecchiasse lo sviluppo prenatale del cervello.

Un nuovo studio ha affermato che con un tempo sufficiente gli organoidi possono riprodurre alcune delle firme genetiche dopo la nascita, espandendo potenzialmente la gamma di disturbi e stadi di sviluppo che possono ricreare. Il team ha appreso che alcune di queste macchie di tessuto possono prosperare in un piatto per anni. Nel nuovo studio analizzano come i blob sono cambiati nel corso della loro vita.

Cellule cerebrali, come possono cambiare nel corso di vita

I ricercatori hanno esposto le cellule staminali umane a una serie specifica di nutrienti che promuovono la crescita per creare organoidi sferici contenenti neuroni e altri tipi di cellule che si trovano negli strati esterni del cervello. Hanno periodicamente rimosso le cellule per sequenziare il loro RNA, che indica quali geni sono attivi nella produzione di proteine. Quindi hanno confrontato questa espressione genica con un database di RNA da cellule di cervelli umani di età diverse.

Quando un organoide raggiungeva i 250-300 giorni la sua espressione genica si spostava per assomigliare più da vicino a quella delle cellule del cervello umano subito dopo la nascita. I modelli di metilazione delle cellule corrispondevano anche a cellule cerebrali umane sempre più mature con l’invecchiamento degli organoidi. Si documentano altri segnali di maturità nei loro organoidi.

Intorno al momento della nascita, alcune cellule cerebrali si spostano gradualmente per produrre più di una variante di una proteina e meno di un’altra. Un componente di un recettore delle cellule cerebrali chiamato NMDA, chiave per la comunicazione neuronale, è tra le proteine ​​che cambiano forma. E le cellule organoidi, proprio come le loro controparti nel cervello in via di sviluppo, hanno fatto il cambio NMDA.

Stress metabolico

I risultati non significano che ciò sia paragonabile a un cervello postnatale. La sua attività elettrica non corrisponde a quella di un cervello maturo e il gruppo di cellule manca di caratteristiche chiave, inclusi vasi sanguigni, cellule immunitarie e input sensoriali. Eppure ciò che colpisce è che, anche nelle condizioni innaturali di una capsula da laboratorio, le cellule sanno solo come progredire.

In uno studio precedente hanno scoperto che le cellule organoidi mostravano importanti differenze genetiche dalle cellule cerebrali fetali, insieme a segni di stress metabolico. È rassicurante che i cambiamenti chiave osservati alla nascita sembrano avvenire in un organoide proprio quando gli scienziati si aspetterebbero, a circa 9 mesi.

Gli scienziati hanno identificato i cluster di questi geni la cui attività aumentava e diminuiva gradualmente, raggiungendo allo stesso tempo la loro massima espressione. Ciò potrebbe indicare quando quei geni sono più rilevanti per lo sviluppo del cervello e in quale momento un organoide potrebbe essere più utile per modellare un dato disturbo. Ciò potrebbe consentire di studiare le malattie del cervello negli organoidi maturi.

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