Cosa verifichiamo
Gli organoidi del cervello umano stanno diventando sempre più importanti perché sono laboratori viventi per fare ricerche sul cervello o per sperimentare farmaci. E’ un campo di studio ancora agli inizi, ma sta già sollevando molte domande. Fra queste la principale è: gli organoidi del cervello sono effettivamente dei mini-cervelli?

Analisi
Il primo organoide del cervello è stato ottenuto nell’agosto 2013 nell’Istituto di Biotecnologie molecolari dell’Accademia di Scienze Austriaca. L’obiettivo era studiare la microcefalia, una malattia rara e legata a problemi cognitivi, e l’esperimento aveva dimostrato per la prima volta che gli organoidi erano in grado di ripercorrere il processo di sviluppo e l’origine di malattie anche nel più complesso dei tessuti umani. L’organoide era stato ottenuto a partire da cellule staminali, ossia cellule indifferenziate in grado di diventare adulte assumendo identità diverse. Cinque anni più tardi è stata la volta del primo organoide cerebrale umano completo di tutti i tipi di cellule, comprese quelle che appartengono alla sua parte più evoluta, la corteccia e nel 2019 sono stati ottenuti i primi organoidi del cervello prodotti in serie per studiare in laboratorio malattie neurologiche come l'autismo e la schizofrenia 

Quello che al momento è chiaro e condiviso dalla comunità scientifica è che gli organoidi sono tessuti neurali che si sono auto-organizzati in laboratorio a partire da cellule staminali pluripotenti umane, ossia cellule immature in grado di svilupparsi in qualsiasi direzione, come le cellule staminali embrionali e le cellule staminali pluripotenti indotte, ossia cellule adulte stimolare a regredire nello sviluppo. Tecniche messe a punto recentemente hanno ottenuto organoidi anche a partire da cellule cerebrali prelevate da feti abortiti. Il primo risultato del genere è stato ottenuto nel gennaio 2024 nei Paesi Bassi, presso il Centro di Oncologia pediatrica Princess Máxima di, Utrecht. Questa strada è stata intrapresa nella convinzione che le staminali pluripotenti avessero dei limiti e il gruppo olandese ha ottenuto organoidi sia da cellule fetali di feti abortiti volontariamente sia da una biobanca britannica.

Tutte questi risultati hanno gettato le basi di un campo di ricerca destinato ad avere grandi sviluppi, ma al momento si ritiene che nel prossimo futuro le applicazioni mediche in questo settore siano limitate ad alcune classi di disturbi neurologici perché attualmente gli organoidi cerebrali possono modellare solo alcuni tessuti cerebrali nelle prime fasi di sviluppo. 

Di conseguenza oggi gli organoidi cerebrali possono dare un contributo efficace alla ricerca sulle malattie che hanno origine nella fase embrionale dello sviluppo, come la microcefalia. Per altre malattie. come l’autismo, sono comunque utili ma non permettono ancora una piena comprensione. In generale, come ha osservato recentemente il neuroscienziato Giorgio Vallortigara dell’Università di Trento, gli organoidi “consentono di studiare, in condizione d’isolamento dagli input e output esterni, come delle reti nervose semplificate si auto-organizzano”.

E’ possibile che in futuro anche questi ostacoli possano essere superati, con organoidi del cervello sempre più complessi e completi, ed è probabile che ci si chieda se strutture simili possano sviluppare una coscienza. Questo timore è legato soprattutto alla percezione che gli organoidi cerebrali siano cervelli in miniatura. Gli stessi ricercatori invitano a fare chiarezza, rilevando che non ha alcun senso definire gli organoidi cerebrali né ‘mini-cervelli’ né ‘cervelli in miniatura’, tanto che stanno proponendo di ripensare la terminologia utilizzata nella ricerca sugli organoidi cerebrali. Anche le linee guida pubblicate nel 2021 dalla Società internazionale per la ricerca sulle cellule staminali osservano che gli attuali organoidi sono strutture troppo semplici per poter sviluppare qualsiasi forma di coscienza. Di sicuro si tratta di un tema complesso e che richiede attenzione sia dal punto di vista etico e normativo.

Conclusione
La ricerca sugli organoidi cerebrali umani è uno strumento nuovo ed efficace nel migliorare la comprensione del cervello umano, ma è molto importante sottolineare che non si tratta di mini-cervelli o di cervelli in miniatura. Fare chiarezza non è soltanto una questione terminologica ma concettuale, importante per evitare malintesi nella società e presentare in modo realistico potenzialità e prospettive di questo settore della ricerca, appena agli inizi

Fonti
Kataoka M., The importance of accurate representation of human brain organoid research, Trends in Biotechnology, Vol. 41, Issue 8, August 2023, Pages 985-987 

International Society for Stem Cell Research, Guidelines for Stem Cell Research and Clinical Translation, 2021 

Lancaster, M., Renner, M., Martin, CA. et al. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature 501, 373–379 (2013)

Madhavan, M., Nevin, Z.S., Shick, H.E. et al. Induction of myelinating oligodendrocytes in human cortical spheroids. Nat Methods 15, 700–706 (2018) 

Pașca, S.P., Arlotta, P., Bateup, H.S. et al. A nomenclature consensus for nervous system organoids and assembloids. Nature 609, 907–910 (2022) 

Research4Life, Organoidi cerebrali, tra ricerca e problemi etici, 31 gennaio 2022 

Sawai T. e Kataoka M., The ethical and legal challenges of human foetal brain tissue-derived organoids: At the intersection of science, ethics, and regulation, EMBO Rep (2024) 25: 1700 – 1703 

Velasco, S., Kedaigle, A.J., Simmons, S.K. et al. Individual brain organoids reproducibly form cell diversity of the human cerebral cortex. Nature 570, 523–527 (2019)