Per anni, gli scienziati hanno coltivato in laboratorio gruppi di neuroni e altre cellule in miniatura, grandi quanto un pisello, chiamati organoidi cerebrali. Queste straordinarie strutture, derivate da cellule della pelle umana, imitano le prime fasi dello sviluppo del cervello, offrendo un nuovo potente strumento per comprendere come si forma il nostro cervello e cosa va storto nei disturbi neurologici.
Coltivare il cervello in un piatto: un nuovo approccio alla ricerca
In un laboratorio di Harvard, la dottoressa Paola Arlotta e il suo team ispezionano regolarmente scaffali di “teglie per muffin scientifiche”. All’interno di ciascuna cavità si trova una pozza di liquido rosa che ospita dozzine di pepite traslucide: organoidi cerebrali composti fino a due milioni di cellule. Questi non sono veri cervelli, sottolinea il dottor Arlotta, ma piuttosto “repliche riduzioniste” che consentono agli scienziati di studiare aspetti dello sviluppo del cervello senza le complessità etiche legate al lavoro con il cervello umano.
Un decennio di sviluppo: dalle cellule della pelle ai neuroni in maturazione
Il viaggio inizia con le cellule della pelle donate da volontari, che vengono trasformate in cellule progenitrici simili a quelle trovate nel cervello umano fetale. Queste cellule poi si moltiplicano, sviluppandosi in neuroni e altri tipi di cellule cerebrali, stabilendo connessioni e pulsando di attività elettrica. Gli organoidi più antichi del dottor Arlotta hanno ora sette anni e offrono una documentazione unica dello sviluppo del cervello. Sorprendentemente, i neuroni all’interno di questi organoidi dimostrano una progressione che rispecchia quella di un cervello umano in via di sviluppo, simile a quella di un bambino dell’asilo in un organoide di cinque anni.
Espansione delle applicazioni nelle neuroscienze
Il campo della ricerca sugli organoidi cerebrali è in rapida espansione, consentendo agli scienziati di:
- Traccia lo sviluppo cellulare: osserva come le cellule si sviluppano e migrano durante lo sviluppo fetale.
- Studia le influenze esterne: studia come fattori come lo zucchero e altri composti influenzano lo sviluppo del cervello.
- Modello di condizioni neurologiche: Genera organoidi cerebrali da cellule di individui affetti da condizioni come l’autismo per studiare come le mutazioni genetiche influenzano i neuroni.
“Ogni mese non sai cosa accadrà”, afferma il neuroscienziato Benoit Laurent, sottolineando il dinamismo del campo.
Considerazioni etiche e l’ascesa dell’”intelligenza organoide”
Man mano che gli organoidi cerebrali diventano più sofisticati, cresce la necessità di un controllo etico. Il dottor Arlotta e altri 16 scienziati hanno recentemente chiesto una supervisione globale, sottolineando l’importanza di concentrarsi su cosa siano gli organoidi effettivamente, piuttosto che sulle possibilità speculative. Le start-up promuovono l’“intelligenza organoide” e sviluppano l’intelligenza artificiale. i computer che utilizzano organoidi devono affrontare un esame accurato, con alcuni critici che definiscono premature le loro affermazioni.
Il P.R. è andato ben oltre ciò che è stato fatto finora,” dice il neuroscienziato Sergiu Pașca, mettendo in guardia dall’attribuire intelligenza a semplici colture cellulari.
Assemboidi e studio dei segnali del dolore
Gli scienziati stanno ora combinando più organoidi in reti chiamate “assembloid” per studiare processi più complessi. Una di queste creazioni del dottor Pașca e del suo team ha replicato il percorso del dolore, osservando come i neuroni rispondevano agli stimoli, esibendo anche un’attivazione sincronizzata, un aspetto chiave dell’elaborazione del dolore. Introducendo una mutazione nota per aumentare la sensibilità al dolore, hanno dimostrato che la sincronia veniva amplificata, offrendo un modello per ulteriori indagini.
Esplorazione dell’intelligenza artificiale con gli organoidi cerebrali
L’ingegnere biomedico Feng Guo sta ampliando i confini della ricerca sugli organoidi esplorandone il potenziale per l’elaborazione delle informazioni. Il suo sistema Brainoware consente di inviare segnali elettrici da e verso gli organoidi, consentendo ai ricercatori di osservare la loro attività elettrica. In un esperimento, Brainoware ha decodificato con successo i suoni vocalici dopo un breve periodo di addestramento, dimostrando una forma rudimentale di intelligenza artificiale.
Affrontare le preoccupazioni sulla coscienza e sulla sofferenza
Mentre la coscienza vera e propria rimane una possibilità lontana, il bioeticista Insoo Hyun solleva preoccupazioni sul potenziale degli organoidi di mostrare memoria e continuità di esperienza, specialmente in reti più grandi e intricate. Nonostante la possibilità di forme rudimentali di coscienza, il dottor Hyun sottolinea la preoccupazione più urgente: la possibilità che gli organoidi soffrano.
Ciò di cui mi preoccuperei di più è la memoria e la continuità dell’esperienza”, ha detto il dottor Hyun.
Gli esperimenti in corso della dottoressa Arlotta che coinvolgono la stimolazione della luce sui suoi organoidi più antichi suggeriscono che potrebbero continuare ad evolversi, aggiungendo potenzialmente complessità e longevità a questi modelli biologici unici. Il futuro della ricerca sugli organoidi cerebrali promette continui progressi nella nostra comprensione del cervello umano, del suo sviluppo e delle complessità delle malattie neurologiche.
