Sviluppo dell'interruttore di polarità GABA e della plasticità neuronale in organoidi neuronali prodotti biotecnologicamente
Per la prima volta, gli scienziati dell'UMG e del Cluster of Excellence "Multiscale Bioimaging" (MBExC) e del Centro tedesco per le malattie neurodegenerative (DZNE) sono riusciti a creare reti neuronali con funzioni del cervello umano da stelo pluripotente indotto umano cellule. I tessuti noti come Bioengineered Neuronal Organoids (BENOs) mostrano le proprietà morfologiche del cervello umano. Sviluppano anche funzioni importanti per lo sviluppo delle funzioni di apprendimento e memoria. Pubblicato su Nature Communications.
Fonte: University Medical Center Göttingen: Immagini da Zafeiriou et al. (2020) Interruttore di polarità GABA e plasticità neuronale in organoidi neuronali bioingegnerizzati. Nat Commun, 11, 3791.
A sinistra: rappresentazione di un "Organoide neuronale bioingegnerizzato" (BENO) prodotto secondo un metodo sviluppato da Zafeiriou et al. procedura pubblicata; la formazione della struttura della rete neurale è mostrata dalla colorazione delle proteine marker neurali (proteina 2 associata ai microtubuli; blu) e del neurofilamento (verde) nonché delle cellule gliali (proteina acida fibrillare gliale; rosso). Scala: 0,5 mm. A destra: ampliamento della struttura della rete neurale in un BENO. Dopo che la proteina del neurofilamento è colorata, gli assoni neuronali vengono visualizzati in verde, attivando i neuroni glutamatergici nel rosso e i nuclei delle cellule in blu
Gli organoidi cerebrali sono strumenti promettenti per la modellizzazione delle malattie e lo sviluppo di farmaci. Per la corretta formazione di una rete neurale, i neuroni eccitatori e inibitori e le cellule gliali devono svilupparsi insieme. Qui riportiamo sull'auto-organizzazione diretta degli organoidi del tronco cerebrale pluripotenti indotti dall'uomo. Gli organoidi cerebrali sono strumenti promettenti per la modellizzazione delle malattie e lo sviluppo di farmaci. Per la corretta formazione di una rete neurale, devono svilupparsi neuroni eccitatori e inibitori e cellule gliali. Qui riportiamo sull'auto-organizzazione diretta delle cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo in un idrogel di collagene nella direzione di una rete neurale altamente connessa in formato tessuto macroscopico. Gli organoidi neuronali ingegnerizzati biotecnologicamente (BENO) comprendono neuroni eccitatori e inibitori interconnessi con astrociti e oligodendrociti di supporto. Gli eventi del gigantesco potenziale di depolarizzazione (GDP), come si è visto nelle prime culture BENO, imitano l'attività di rete iniziale del cervello fetale. Il cambiamento di polarità del GABA osservato e la riduzione del PIL in> 40 giorni BENO indicano una progressiva maturazione della rete neurale. I BENO mostrano uno sviluppo accelerato di complessi burst di rete dopo due mesi e segnali di potenziamento a lungo termine. La somiglianza delle proprietà strutturali e funzionali a quelle del cervello fetale potrebbe consentire l'utilizzo dei BENO negli studi di plasticità neurale e modellazione della malattia. Cellule in un idrogel di collagene in una rete neurale altamente interconnessa in un formato di tessuto macroscala. Gli organoidi neuronali ingegnerizzati biotecnologicamente (BENO) comprendono neuroni eccitatori e inibitori interconnessi con astrociti e oligodendrociti di supporto. Gli eventi del gigantesco potenziale di depolarizzazione (GDP), come si è visto nelle prime culture BENO, imitano l'attività di rete iniziale del cervello fetale. Il cambiamento di polarità del GABA osservato e la riduzione del PIL in> 40 giorni BENO indicano una progressiva maturazione della rete neurale. I BENO mostrano uno sviluppo accelerato di complessi burst di rete dopo due mesi e segnali di potenziamento a lungo termine. La somiglianza delle proprietà strutturali e funzionali al cervello fetale potrebbe consentire l'utilizzo dei BENO negli studi di plasticità neurale e modellazione della malattia.