di Lorenzo Peratoner

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Oxford ha sviluppato una tecnica innovativa, basata sulla bio-stampa 3D, che in futuro potrebbe rappresentare un fondamentale aiuto per tutte quelle persone che hanno subìto delle lesioni cerebrali. Nel paper, pubblicato su “Nature communications“, si afferma che i risultati sono particolarmente promettenti, sebbene finora gli esperimenti si siano limitati al cervello dei topi. Questo studio, tuttavia, potrebbe essere la base per un grande sviluppo della medicina.

Il grande ostacolo della medicina: la complessità del cervello

Nell’introduzione del paper si legge che le lesioni cerebrali, tra cui ictus, lesioni cerebrali traumatiche, epilessia e non solo, possono avere degli effetti molto negativi sulla corteccia cerebrale, tali da potenzialmente compromettere la capacità cognitiva, motoria e comunicativa.

Nel mondo sono decine di milioni le persone che soffrono di problematiche di questo genere; solamente nel 2018 quasi 70 milioni di individui erano affetti da trauma cranico, di cui quasi 5 milioni in una forma molto grave o fatale. Sfortunatamente, la scienza medica non è ancora riuscita a individuare un trattamento completamente efficace, nonostante i diversi studi in materia; il problema principe, infatti, è dato dall’enorme complessità cellulare dell’architettura cerebrale umana, la cui imitazione mediante altre strutture cellulari si rivela assai ardua.

La corteccia cerebrale, infatti, presenta una struttura a sei strati, ognuno dei quali è composto da neuroni specifici. L’unione di questi impianti neurali, come si legge nel paper, “si ritiene che svolga un ruolo importante nella cognizione superiore nei mammiferi“.

Cervello (@Shutterstock)

La creazione di nuove cellule staminali

È all’interno di questa affascinante, quanto ostacolante complessità, che si inserisce il lavoro di ricerca dell’Università di Oxford, il cui autore principale è il dottor Yongcheng Jin. La chiave che potrebbe rappresentare una svolta nel mondo della medicina, non solo in questo caso specifico, è dato dalle cellule staminali; queste ultime, prodotte naturalmente dal nostro corpo, sono indifferenziate, ovvero sia non sono ancora specializzate per degli scopi specifici. Ma cosa potrebbe succedere se si “creassero” in laboratorio delle cellule staminali che si possono specializzare nella maggior parte dei tipi cellulari del nostro corpo?

È qui che entrano in gioco le cosiddette cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), sviluppate in laboratorio a partire da cellule adulte mature (che si possono facilmente prelevare dal paziente stesso), ma che vengono fatte “regredire” al loro stadio primitivo, quindi indifferenziato, mediante la modificazione genetica. Uno dei grandi vantaggi di queste cellule, inoltre, è che se vengono prelevate dall’organismo del paziente, la risposta immunitaria di quest’ultimo sarà nulla, scongiurando quindi il rischio del rigetto.

I risultati sul cervello dei topi e la possibile svolta nella medicina

Il team di Oxford ha pertanto sfruttato le iPSC, differenziandole in cellule neurali per due diversi strati della corteccia cerebrale, mediante l’utilizzo di sostanze chimiche e fattori di crescita. Gli scienziati hanno successivamente posto questa struttura a due strati all’interno di una soluzione, al fine di ricavarne dei “bio-inchiostri“, ovvero delle sostanze costituite da cellule viventi, necessari per la bio-stampa 3D.

Mantenuti in coltura, questi due strati stampati hanno mantenuto per settimane la loro struttura; in questo modo si è potuto procedere con l’impianto di questa architettura cerebrale su alcuni pezzi di cervello di topi da laboratorio. Il risultato si è mostrato molto convincente, con una netta integrazione funzionale e strutturale dei nuovi tessuti con i vecchi, palesando quindi una comunicazione tra cellule umane e del topo.

Si tratta ancora di una ricerca parziale, perché i ricercatori non hanno ancora raggiunto il livello di complessità multistrato caratteristico della nostra corteccia cerebrale; in ogni caso, se la scienza medica realizzerà questo ambizioso obiettivo, l’impiego di queste nuove tecniche sarebbe tale da riparare le lesioni cerebrali, nonché funzionali a una maggiore conoscenza del funzionamento cognitivo. Si tratterebbe pertanto di una rivoluzione della medicina di notevole importanza.

Il professore associato Francis Szele ha affermato:

“L’uso di fette di cervello vivente crea una potente piattaforma per interrogarsi sull’utilità della stampa 3D nella riparazione del cervello. Si tratta di un ponte naturale tra lo studio dello sviluppo delle colonne corticali stampate in 3D in vitro e la loro integrazione nel cervello in modelli animali con lesioni”.

Fonti: Nature Communications, EurekAlert!, IRCCS

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