Tessuto cerebrale umano nel cervello dei topi: i risultati aprono prospettive inedite

Quanto scoperto negli Stati uniti da un gruppo di ricercatori della Stanford University, non ci regalerà "super topi" da laboratorio che imbastiscono piani per conquistare il mondo, come accadeva in un cartone animato della nostra infanzia. E non è nemmeno quella in fondo l'ambizione del team guidato da Sergiu Pașca. Gli scienziati hanno infatti fatto crescere del tessuto corticale umano nel cranio di roditori geneticamente modificati soprattutto per scoprire di più su come poter traslare certi risultati sull'essere umano.

 I modelli 3D in miniatura del tessuto celebrale sono stati ottenuti in laboratorio a partire da cellule staminali,  per poi venire impiantati sulle menti dei topi appositamente "impoverite". È stato a quel punto che è accaduto ciò che è scientificamente forse più interessante, ovvero che quegli stessi organoidi di cervello umano siano alla fine riusciti a integrarsi e svilupparsi organizzandosi in circuiti e reti neurali. Questo, è bene chiarirlo, non significa che ora esistono da qualche parte in America dei roditori in grado di sfruttare un cervello umano. L'esperimento ha piuttosto portato alla creazione di un laboratorio vivente nel quale cellule nervose umane possono crescere e collegarsi  fino  a produrre conseguenze non ancora del tutto studiate.

 Finora non si erano mai raggiunti certi risultati anche perché banalmente lo spazio nella testa dei roditori era troppo limitato per farci entrare dentro anche degli organoidi umani. Anche quando poi si era riuscito ad impiantarli questi ultimi finivano poi sempre per entrare in competizione con i neuroni dei roditori ospiti, minando così tutta la buona riuscita dell'esperimento. Proprio per questo è stato quindi stavolta molto importante modificare geneticamente in laboratorio i topi, in modo da impedire in maniera estrema la formazione della neocorteccia.

  Volendo fare una metafora potremmo dire che gli studiosi non hanno abbattuto un edificio per poi ricostruirne un altro sulle macerie del precedente. Hanno piuttosto affittato un piano di un palazzo piuttosto grande, facendo a quel punto convivere in quello spazio appena preso le cellule umane, nella speranza che queste potessero alla fine "creare collegamenti" e "farsi una nuova vita". D'altra parte i ricercatori non hanno lasciato agli organoidi umani lo spazio di una mansarda o di un piccolo loft, al contrario. La modifica genetica aveva impedito lo sviluppo di gran parte della corteccia e dell’ippocampo dei topi, riducendo di circa la metà il tessuto cerebrale degli animali. Gli organoidi trapiantati hanno quindi potuto crescere ed espandersi nei luoghi che erano stati lasciati liberi. E non si sono fatti remore a farlo. Dopo tre mesi, già più del 90% della corteccia presente nel cervello dei topi era di origine umana 

  Una percentuale che tuttavia non deve ingannare: quel materiale genetico conquistatore non equivale a un cervello umano in tutto e per tutto. Mancava tanto per cominciare  la normale architettura a strati che organizza la corteccia e, dopo 24 settimane, la maturazione dei neuroni trapiantati risultava grosso modo paragonabile  a quella di un feto nel secondo trimestre. Si trattava in sostanza di tessuto corticale umano vivo e integrato ma immaturo e incapace di funzionare davvero. Un po' come se prendessimo del legno e, senza lavorarlo, lo usassimo come mobilia.

  Un problema che impedisce la corretta e totale evoluzione degli organoidi è sicuramente il modo in cui questi reagiscono in casi di ipossia. Quando gli animali sono stati esposti per cinque ore a una concentrazione di ossigeno pari al 5% infatti le conseguenze sono state nefaste, in maniera assai più marcata per il tessuto umano. Concretamente sono apparse difficoltà inedite nell'appoggio delle zampe dei topi dopo l'esperimento, un risultato che suggerisce come le cellule nevose umane possano rivelare fragilità sconosciute a quelle dell'animale.

 In generale nei topi "modificati" sono emerse differenze nella coordinazione e nell’organizzazione del comportamento, ma siamo ben lungi dal considerare questi animali più intelligenti o più prestanti fisicamente. Anche i classici esperimenti da laboratorio, come quelli nei labirinti, confermano queste evidenze. Ma allora perché ci importa tanto di questi tentativi? In primis perché le cellule corticali umane si sono dimostrati capaci di partecipare a circuiti capaci di modificare in modo osservabile il funzionamento dell’organismo, anche se non in maniera totale. E questo già da solo rappresenta un primo grande passo. In più nella parte di cervello modificato e cresciuto si è evidenziata un po' a sorpresa la comparsa dei cosiddetti neuroni di von Economo. Tanto grandi quanto rari, questi ultimi sono presenti solo nei mammiferi più evoluti, come le scimmie o i delfini. 

  Non avremo probabilmente mai topi che pensano come noi ma non è questo il punto, come detto. Ciò che interessa a chi studia queste cose è piuttosto constatare come sia nato un organismo semi-autosufficiente, nel quale il tessuto corticale umano può ricevere sangue, maturare, inviare fibre, rispondere a una lesione e influire sul comportamento dell’ospite.

All'Ansa il direttore del Center for Clinical and Computational Genomics C3G dell'Istituto Italiano di Tecnologia ad Aosta Stefano Gustincich ha spiegato quali prospettive si aprono dopo le recenti scoperte: "Sarebbe interessante, ad esempio, riuscire a capire i meccanismi che entrano in gioco nel tempo durante il processo di invecchiamento, come la parte restante del cervello di topo influenza lo sviluppo dell'organoide, oppure modificare le reti neurali sviluppate per osservare gli effetti di tali modifiche sul comportamento degli animali. Il risultato potrebbe anche aprire la strada, in futuro, a impianti nel cervello umano di organoidi ottenuti a partire dalle cellule staminali del paziente stesso".

  Le cellule oggetto dello studio sono note per essere particolarmente fragili quando attaccate da malattie neurodegenerative e finora non erano mai state ottenute in coltura né nei precedenti esperimenti di trapianto nei roditori. Poter conoscerle sempre più in maniera approfondita potrebbe quindi aprire nuove strade.  Disturbi come schizofrenia, epilessia, autismo e paralisi cerebrale potrebbero essere ulteriormente indagati partendo da qui, fino ad arrivare a comprenderne i motivi per cui insorgono e come combatterli. Una motivazione decisamente più importante e più interessante rispetto alla remota possibilità di creare in laboratorio un "semplice" super topo, in grado di munirsi di cervello umano.