Crescere una barriera emato-encefalica funzionante

A cura di Brain & Behaviour Staff

I ricercatori co-guidati dal giovane ricercatore BBRF 2016 Ethan Lippmann, Ph.D., riferiscono di essere riusciti a "costruire" tessuto vascolare che funziona come la membrana protettiva cruciale del cervello, chiamata barriera emato-encefalica. La barriera agisce come un setaccio selettivo, mantenendo grandi molecole, compresi i batteri, fuori dal cervello e dal liquido spinale, ma consentendo l'ingresso di ossigeno, glucosio e altre sostanze vitali.

Il lavoro, svolto presso la Vanderbilt University e pubblicato il 14 febbraio 2019 in Stem Cell Reports, dovrebbe aiutare ad accelerare la traduzione delle idee scientifiche nella ricerca sul cervello.

Sebbene in passato siano state coltivate colture di cellule cerebrali bidimensionali, questa è la prima volta che viene creato un modello tridimensionale che funziona come la barriera emato-encefalica umana. Il modello è cresciuto da cellule campionate dal sistema vascolare umano che sono indotte a svilupparsi nuovamente come un tipo di cellula specializzato che è la base della barriera emato-encefalica. Quindi vengono assemblati in una matrice tridimensionale che funziona come un'impalcatura.

La tecnica di riprogrammazione cellulare, introdotta nella ricerca sul cervello dai beneficiari BBRF e altri negli ultimi dieci anni, è chiamata iPSC, che sta per tecnologia delle "cellule staminali pluripotenti indotte". Ha molte applicazioni in tutta la medicina, in particolare nella creazione di vari tipi di "organoidi": colture viventi tridimensionali di cellule che vengono indotte a svilupparsi nuovamente come tipi cellulari specifici di vari organi del corpo. Un percorso promettente in avanti nei test antidroga e nella ricerca sulle malattie risiede nella creazione di modelli organoidi di organi umani, per determinare l'efficacia e la potenza dei farmaci.

Mentre i ricercatori hanno sperimentato con organoidi cerebrali rudimentali, il nuovo metodo per ricreare strutture che svolgono il ruolo della barriera emato-encefalica umana, se incorporato negli organoidi cerebrali, porterebbe la scienza un grande passo avanti verso la creazione di "cervelli in un piatto" che fedelmente replicare sia la struttura che la funzione dei cervelli umani reali, o parti di essi.

La duplicazione della barriera endoteliale negli organoidi cerebrali è fondamentale, perché il cervello deve essere protetto dalle sostanze nel sangue.

La barriera emato-encefalica sviluppa "perdite" in alcune malattie, comprese alcune malattie neurologiche tra cui la SLA e l'epilessia. È anche più permeabile quando l'infiammazione nel corpo raggiunge livelli elevati. Questo potrebbe essere un modo in cui le molecole infiammatorie entrano nel cervello e perturbano il normale funzionamento, ad esempio nella sclerosi multipla.