Come l’innovazione delle cellule staminali ha avanzato ricerca neuroscientifica

Gli scienziati coltivano il tessuto cerebrale umano con un’attività neurale che dura per mesi.

Fonte: geralt / pixabay

Uno dei fattori di gating nello studio del cervello umano è la capacità di condurre ricerche sul tessuto cerebrale umano funzionante. Di conseguenza, molti studi scientifici sono condotti sui roditori come proxy per i 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 circa il 30 percento di neuroni e il 70 percento di 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 rispetto ai neuroni roditori [2]. Un’alternativa innovativa è la crescita del tessuto cerebrale umano mediante la tecnologia delle cellule staminali.

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

• 5 motivi per cui ci piace essere spaventati
• Le app di incontri stanno danneggiando la nostra salute mentale?
• Chi troll su Tinder?
• Il sesso aiuta a stabilire relazioni con potenziali partner
• Bambini e relazioni

Nel 1998, isolate cellule staminali embrionali umane sono state coltivate in un laboratorio da James Thomson dell’Università del Wisconsin a Madison e John Gearhart della Johns Hopkins University di 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 usando 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 in Fisiologia o 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 gruppo 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 “sono cresciute di circa quattro millimetri e potrebbero sopravvivere fino a 10 mesi . [7]. “Questo è stato un importante passo avanti poiché i modelli di neuroni precedenti sono stati coltivati ​​in 2D.

• Come le coppie decidono di fare sesso per la prima volta
• Cosa motiva i bugiardi negli appuntamenti online?
• Trasformare il paradigma del trauma
• Perché l’eiaculazione ritardata è più comune di quanto non si pensi
• Perché è davvero più facile migliorare le tue abitudini il 1 ° gennaio

Più recentemente, nell’ottobre 2018, un team di scienziati guidati da Tufts ha sviluppato un modello 3D del tessuto cerebrale umano che mostrava 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 a modelli 3D di reti neurali umane in crescita da cellule staminali pluripotenti in meno di 40 anni, il ritmo del progresso scientifico è stato esponenziale. Questi modelli di tessuto cerebrale umano 3D possono aiutare a progredire nella ricerca di nuovi trattamenti per l’Alzheimer, il Parkinson, la 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 le neuroscienze utilizzano per la ricerca si stanno evolvendo in sofisticazione e le cellule staminali svolgono un ruolo importante nell’accelerazione del progresso a beneficio dell’umanità.

Copyright © 2018 Cami Rosso Tutti i diritti riservati.

Riferimenti

1. Hendricks, Melissa. “Il modello del mouse: meno che perfetto, ancora inestimabile.” Johns Hopkins . Ottobre 2010. Estratto da https://www.hopkinsmedicine.org/institute_basic_biomedical_sciences/news_events/articles_and_stories/model_organisms/201010_mouse_model.html

2. Rosso, Cami. “Perché il cervello umano esibisce un’intelligenza più alta?” Psicologia oggi. 19 ottobre 2018.

3. Università di Cardiff. “Sir Martin Evans, premio Nobel per la medicina”. Ritirato il 23 ottobre 2018 da http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Visualizzazioni di cuore . “Timeline di cellule staminali.” 2015 aprile-giugno. Estratto il 10-23-2018 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 i tessuti del cervello umano in 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 reti neurali umane funzionali e sostenibili in 3D da cellule staminali pluripotenti.” ACS Biomaterials Science & Engineering, una rivista dell’American Chemical Society . 1 ottobre 2018.