La ricerca sulla schizofrenia si tuffa nella capsula di Petri
"Ovviamente, non vogliamo rimuovere le cellule cerebrali di qualcuno su cui sperimentare, quindi ricreare le cellule cerebrali del paziente in una capsula di Petri è la cosa migliore per scopi di ricerca e screening farmacologico", ha detto il leader della ricerca Gong Chen, Ph. D., professore di biologia alla Penn State University.
"La parte più entusiasmante di questa ricerca è che offre la promessa di un modellamento diretto della malattia, consentendo la creazione, in una capsula di Petri, di neuroni umani maturi che si comportano in modo molto simile ai neuroni che crescono naturalmente nel cervello umano".
Chen ritiene che il metodo potrebbe portare a trattamenti personalizzati per i singoli pazienti sulla base delle proprie informazioni genetiche e cellulari. Ha detto che, in una ricerca precedente, gli scienziati avevano trovato un modo per riprogrammare le cellule della pelle dei pazienti per diventare cellule staminali pluripotenti non specializzate o indifferenziate (iPSC).
"Una cellula staminale pluripotente è una sorta di tabula rasa", ha detto Chen. “Durante lo sviluppo, tali cellule staminali si differenziano in molti tipi cellulari diversi e specializzati, come una cellula muscolare, una cellula cerebrale o una cellula del sangue. Quindi, dopo aver generato iPSC dalle cellule della pelle, i ricercatori possono quindi coltivarli per trasformarli in cellule cerebrali o neuroni, che possono essere studiati in sicurezza in una capsula di Petri ".
Ora, nel nuovo studio, i ricercatori hanno trovato un modo per differenziare le iPSC in neuroni umani maturi in modo molto più efficace, generando cellule che si comportano come neuroni nel cervello. Chen ha spiegato che, nel loro ambiente naturale, i neuroni si trovano sempre in prossimità di cellule a forma di stella chiamate astrociti, che sono abbondanti nel cervello e aiutano i neuroni a funzionare correttamente.
"Poiché i neuroni sono adiacenti agli astrociti nel cervello, abbiamo previsto che questo contatto fisico diretto potrebbe essere parte integrante della crescita e della salute dei neuroni", ha detto Chen.
Per testare questa ipotesi, il team ha iniziato coltivando cellule staminali neurali derivate da iPSC, che sono cellule staminali che hanno il potenziale per diventare neuroni. Queste cellule sono state coltivate sopra uno strato di astrociti spesso una cellula in modo che i due tipi di cellule si toccassero fisicamente.
"Abbiamo scoperto che queste cellule staminali neurali coltivate su astrociti si differenziano in neuroni maturi in modo molto più efficace", ha detto Chen, confrontandole con altre cellule staminali neurali che sono state coltivate da sole in una capsula di Petri. "Era quasi come se gli astrociti stessero incoraggiando le cellule staminali, dicendo loro cosa fare e aiutandole a realizzare il loro destino di diventare neuroni".
Successivamente, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica di registrazione elettrofisiologica per dimostrare che le cellule cresciute sugli astrociti avevano molti più eventi sinaptici: segnali inviati da una cellula nervosa alle altre. Quindi, dopo solo una settimana, i neuroni appena differenziati hanno iniziato a sparare potenziali d'azione, il segnale di eccitazione elettrica rapida che si verifica in tutti i neuroni del cervello.
Infine, i ricercatori hanno aggiunto cellule staminali neurali umane a una miscela con neuroni di topo. "Abbiamo scoperto che, dopo solo una settimana, c'era un sacco di" conversazioni incrociate "tra i neuroni del topo e i neuroni umani", ha detto Chen.
Ha spiegato che il "cross-talk" si verifica quando un neurone contatta i suoi vicini e rilascia un neurotrasmettitore per modulare l'attività del suo vicino.
"I ricercatori precedenti potevano ottenere cellule cerebrali solo da pazienti deceduti che avevano sofferto di malattie come l'Alzheimer, la schizofrenia e l'autismo", ha detto Chen. "Ora, i ricercatori possono prendere le cellule della pelle da pazienti vivi - una procedura sicura e minimamente invasiva - e convertirle in cellule cerebrali che imitano l'attività delle cellule cerebrali del paziente".
Con questo metodo, i medici saprebbero come un determinato farmaco influirebbe sulle cellule cerebrali di un particolare paziente, senza nemmeno provare il farmaco, eliminando il rischio di gravi effetti collaterali.
"Il paziente può essere la sua cavia per la progettazione del proprio trattamento, senza dover essere sperimentato direttamente", ha detto.
Fonte: ricerca sulle cellule staminali
