Organoidi umani auto-organizzati aprono nuove prospettive per la ricerca sulle malattie
In che modo i muscoli scheletrici e il sistema nervoso si sviluppano in modo coordinato, arrivando a formare i circuiti funzionali che ci consentono di correre, saltare e ballare? Rispondere a questa domanda potrebbe aprire la strada a nuovi modi di comprendere e curare malattie neuromuscolari devastanti come l’atrofia muscolare spinale (SMA) e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno bisogno di modelli accurati del sistema neuromuscolare umano, che è esattamente ciò che il progetto GPSorganoids si è prefissato di fornire. «Abbiamo sviluppato organoidi neuromuscolari umani auto-organizzanti che riproducono fedelmente le principali interazioni funzionali tra i motoneuroni spinali e il muscolo scheletrico», afferma Mina Gouti, responsabile di gruppo(si apre in una nuova finestra) presso il Centro Max-Delbrück per la Medicina Molecolare(si apre in una nuova finestra) (MDC), sede del progetto. «Il risultato è una potente piattaforma per lo studio dello sviluppo neuromuscolare, l’analisi dei meccanismi patologici e la valutazione di potenziali terapie.»
Dalla modellizzazione delle malattie alla scoperta di nuove terapie
Il progetto, che ha ricevuto il sostegno del Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra) (CER), ha portato a una serie di progressi complementari che stanno trasformando il modo in cui gli scienziati studiano il sistema neuromuscolare umano. Ad esempio, introducendo una stimolazione elettrica controllata nella piattaforma di organoidi neuromuscolari, i ricercatori potrebbero migliorare in modo significativo la maturazione e la funzionalità degli organoidi. Secondo Gouti, questo lavoro dimostra come l’integrazione tra biologia dello sviluppo e bioingegneria possa portare alla creazione di tessuti umani fisiologicamente più rilevanti, offrendo nuove opportunità per la realizzazione di modelli di organoidi sempre più sofisticati. Il progetto ha inoltre sviluppato una piattaforma auto-organizzante della giunzione neuromuscolare umana che consente la modellizzazione di patologie specifiche per regione e la scoperta di farmaci su scala espandibile. Grazie a questa piattaforma, i ricercatori hanno sviluppato un modello della giunzione tra un nervo e una fibra muscolare a partire da cellule staminali pluripotenti indotte specifiche per ciascun paziente, al fine di studiare i meccanismi alla base della SMA. «Insieme, queste tecnologie complementari forniscono modelli umani fisiologicamente rilevanti per comprendere i meccanismi delle malattie, identificare nuovi bersagli terapeutici e valutare terapie candidate, creando al contempo piattaforme scalabili che accelerano la scoperta di nuovi farmaci», osserva Gouti.
L’importanza della ricerca guidata dalla curiosità
Dagli organoidi che si auto-organizzano ai modelli specifici per regione e alle piattaforme scalabili per le giunzioni neuromuscolari, GPSorganoids ha dato vita a una nuova generazione di modelli neuromuscolari umani tridimensionali che fanno da ponte tra la biologia fondamentale, la modellizzazione delle malattie e la scoperta di terapie. Il lavoro mette in evidenza in che modo la ricerca di frontiera del CER rafforza la competitività dell’Europa(si apre in una nuova finestra). «Sono convinta che il nostro lavoro aiuterà i ricercatori di tutto il mondo a comprendere meglio le malattie neuromuscolari e ad accelerare lo sviluppo di nuove terapie per il loro trattamento», osserva Gouti. Il progetto ha inoltre messo in luce l’importanza di una ricerca ambiziosa e guidata dalla curiosità. Inizialmente, ad esempio, i ricercatori intendevano ricreare il sistema neuromuscolare umano in una piastra di coltura sfruttando i segnali molecolari dello sviluppo umano. Tuttavia, nel corso di questa ricerca, hanno scoperto che la combinazione della biologia dello sviluppo con la bioingegneria avrebbe potuto accrescere ulteriormente la rilevanza fisiologica degli organoidi e creare opportunità del tutto nuove per la scoperta di terapie. «Il CER ci ha offerto la libertà di esplorare queste direzioni inaspettate nel campo della bioingegneria, consentendoci non solo di rispondere alle domande che ci eravamo posti inizialmente, ma anche di sviluppare percorsi di ricerca completamente nuovi che, in ultima analisi, andranno a beneficio della società», conclude Gouti. Il progetto ha ottenuto una sovvenzione CER Prova di concetto(si apre in una nuova finestra) per automatizzare la generazione e l’analisi di organoidi neuromuscolari mediante la robotica e tecniche di imaging avanzate, aprendo la strada a modelli umani standardizzati e a future applicazioni nel campo della medicina personalizzata.
