In che modo l'innovazione sulle cellule staminali ha avanzato la ricerca neuroscientifica

Uno dei fattori di sbarramento nello studio del cervello umano è la capacità di condurre ricerche sul tessuto cerebrale umano effettivamente funzionante. Di conseguenza, molti studi scientifici sono condotti sui roditori come proxy dei mammiferi. Lo svantaggio di questo approccio è che i cervelli dei roditori sono diversi per struttura e funzione. Secondo Johns Hopkins, strutturalmente, il cervello umano è composto per circa il 30% da neuroni e per il 70% da glia, mentre il cervello di topo ha il rapporto opposto [1]. I ricercatori del MIT hanno scoperto che i dendriti dei neuroni umani trasportano segnali elettrici in modo diverso dai neuroni dei roditori [2]. Un'alternativa innovativa è far crescere il tessuto cerebrale umano utilizzando la tecnologia delle cellule staminali.

Le cellule staminali sono cellule non specializzate che danno origine a cellule differenziate. È una scoperta relativamente recente risalente agli anni '80. Le cellule staminali embrionali sono state scoperte per la prima volta nel 1981 da Sir Martin Evans dell'Università di Cardiff, Regno Unito, poi presso l'Università di Cambridge, premio Nobel per la medicina nel 2007 [3].

Nel 1998, cellule staminali embrionali umane isolate sono state coltivate in un laboratorio da James Thomson dell'Università del Wisconsin a Madison e John Gearhart della Johns Hopkins University a Baltimora [4].

Otto anni dopo, Shinya Yamanaka dell'Università di Kyoto in Giappone ha scoperto un metodo per trasformare le cellule della pelle dei topi in cellule staminali pluripotenti utilizzando un virus per introdurre quattro geni [5]. Le cellule staminali pluripotenti hanno la capacità di svilupparsi in altri tipi di cellule. Yamanaka, insieme a John B. Gurdon, ha vinto il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2012 per la scoperta che le cellule mature possono essere riprogrammate per diventare pluripotenti [6]. Questo concetto è noto come cellule staminali pluripotenti indotte o iPSC.

Nel 2013, un team di ricerca europeo di scienziati, guidato da Madeline Lancaster e Juergen Knoblich, ha sviluppato un organoide cerebrale tridimensionale (3D) utilizzando cellule staminali pluripotenti umane che "è cresciuto fino a circa quattro millimetri di dimensione e potrebbe sopravvivere fino a 10 mesi . [7]. " Questa è stata una svolta importante poiché i modelli di neuroni precedenti erano coltivati ​​in 2D.

Più recentemente, nell'ottobre 2018, un team di scienziati guidati da Tufts ha sviluppato un modello 3D del tessuto cerebrale umano che ha mostrato attività neurale spontanea per almeno nove mesi. Lo studio è stato pubblicato nell'ottobre 2018 in ACS Biomaterials Science & Engineering, una rivista dell'American Chemical Society [8].

Dalla scoperta iniziale di cellule staminali nei topi alla crescita di modelli di reti neurali umane 3D da cellule staminali pluripotenti in meno di 40 anni, il ritmo del progresso scientifico è stato esponenziale. Questi modelli 3D di tessuto cerebrale umano possono aiutare a far avanzare la ricerca alla scoperta di nuovi trattamenti per l'Alzheimer, il Parkinson, l'Huntington, la distrofia muscolare, l'epilessia, la sclerosi laterale amiotrofica (nota anche come SLA o malattia di Lou Gehrig) e molte altre malattie e disturbi del cervello. Gli strumenti che la neuroscienza utilizza per la ricerca si stanno evolvendo in raffinatezza e le cellule staminali svolgono un ruolo importante nell'accelerazione del progresso a beneficio dell'umanità.

Copyright © 2018 Cami Rosso Tutti i diritti riservati.

2. Rosso, Cami. "Perché il cervello umano mostra un'intelligenza superiore?" Psicologia oggi. 19 ottobre 2018.

3. Università di Cardiff. "Sir Martin Evans, Premio Nobel per la Medicina." Estratto il 23 ottobre 2018 da http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Viste del cuore. "Cronologia delle cellule staminali". 2015 aprile-giugno. Estratto il 23/10/2018 da https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Come le cellule iPS hanno cambiato il mondo." Natura. 15 giugno 2016.

6. Il Premio Nobel (2012-10-08). "Il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2012 [Comunicato stampa]. Estratto il 23 ottobre 2018 da https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Gli scienziati coltivano tessuti cerebrali umani 3-D". Revisione della tecnologia del MIT. 28 agosto 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. " Modelli di rete neurale umana 3D funzionali e sostenibili da cellule staminali pluripotenti ".ACS Biomaterials Science & Engineering, una rivista dell'American Chemical Society. 1 ottobre 2018.