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Mini-cervelli 3D per scoprire segreti di rara sindrome

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Realizzati in laboratorio per la prima volta degli organoidi cerebrali, una sorta di mini-cervelli in 3D per lo studio della Sindrome dell’X fragile, malattia ereditaria legata a mutazioni di un gene localizzato sul cromosoma X, che causa di disabilità cognitiva, problemi di apprendimento e relazionali.

Lo studio, pubblicato su ‘Cell Death and Disease’, è il risultato di una collaborazione tutta italiana fra Istituto Italiano di Tecnologia – IIT e Sapienza Università di Roma.

A portare avanti la ricerca, Silvia Di Angelantonio e Alessandro Rosa, entrambi docenti Sapienza e ricercatori affiliati presso il centro IIT di Roma “Center for Life Nano & Neuro-Science” coordinato da Giancarlo Ruocco e il gruppo D3Validation dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, coordinato da Angelo Reggiani.

Ma cosa sono questi mini-cervelli, e che differenza c’è con ‘semplici’ neuroni? Gli organoidi 3D sono strutture cellulari tridimensionali artificiali, generate a partire da cellule staminali umane, che riproducono le caratteristiche dei veri organi.

Si tratta di modelli in vitro che mostrano condizioni molto simili a quelle umane sia dal punto di vista fisiologico che patologico, e che ‘mimano’ in vitro l’interazione tra cellule.

Ma a cosa servono? Negli ultimi anni la messa a punto di organoidi cerebrali umani derivati da cellule staminali pluripotenti indotte (cellule iPS) ha permesso di ridurre i test condotti su modelli animali e ha aperto nuovi orizzonti per lo studio delle malattie del neuro-sviluppo come autismo e schizofrenia o dell’infezione da Zika virus.

Le cellule iPS sono staminali che si possono ottenere ‘riprogrammando’ cellule non staminali, per esempio del sangue o della pelle, prelevate da qualunque individuo adulto. E’ un po’ come mandare indietro la lancetta dell’orologio delle cellule, riportandole a uno stato simil-staminale.

In questo studio le colture cellulari classiche (2D) e gli organoidi cerebrali (3D) sviluppati a partire da cellule iPS, riproducono in vitro alcune caratteristiche tipiche della sindrome dell’X Fragile. Consentendo così ai ricercatori di studiare il meccanismo molecolare della patologia e di dimostrare come la proteina mutata sia necessaria per supportare correttamente la proliferazione delle cellule neuronali e gliali e per impostare il corretto rapporto eccitazione-inibizione nello sviluppo del cervello umano.

Questi risultati, oltre a gettare nuova luce su questa sindrome, gettano le basi per lo screening di nuovi farmaci efficaci per questa patologia e di scovarne di utili tra quelli già in uso.

“Ad oggi questo lavoro è il primo a dimostrare la possibilità di studiare la Sindrome dell’X Fragile in organoidi cerebrali e suggerisce che questa piattaforma sperimentale possa essere applicata per modellizzare in vitro la Sindrome dell’X Fragile” dichiara Silvia Di Angelantonio.

L’uso di mini-cervelli in 3D “per lo studio di malattie come la Sindrome dell’X Fragile presenta notevoli vantaggi per la comprensione dei meccanismi molecolari che ne sono alla base” aggiunge Alessandro Rosa.

“La disponibilità di organoidi derivati da cellule umane crea i presupposti per l’identificazione di farmaci migliori e, in un futuro prossimo, di terapie sempre più personalizzate sulle necessità del malato” conclude Angelo Reggiani, coordinatore del laboratorio D3Validation dell’Istituto Italiano di Tecnologia.

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