Un modello organoide rivoluzionario per comprendere il sistema dopaminergico
Un gruppo di scienziati ha sviluppato un modello organoide innovativo del sistema dopaminergico, offrendo nuove prospettive sulla malattia di Parkinson e sugli effetti a lungo termine della cocaina sul cervello. Questo modello rappresenta uno strumento promettente per il progresso dei trattamenti della malattia di Parkinson e per la comprensione dell’impatto duraturo della dipendenza da droghe.
Il modello organoide e il sistema dopaminergico
Un nuovo approccio per studiare il cervello
Il modello organoide del sistema dopaminergico, sviluppato dall’Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) dell’Accademia Austriaca delle Scienze, riproduce la struttura, la connettività e la funzionalità del sistema dopaminergico. Pubblicato il 5 dicembre su Nature Methods, lo studio rivela anche gli effetti persistenti dell’esposizione cronica alla cocaina sul circuito dopaminergico, anche dopo l’interruzione dell’uso.
Il ruolo della dopamina nel controllo motorio e nel sistema di ricompensa
La dopamina è un neurotrasmettitore rilasciato dai neuroni in una rete neurale nel nostro cervello, chiamata “via dopaminergica della ricompensa”. Oltre a mediare la sensazione di “ricompensa”, i neuroni dopaminergici svolgono un ruolo cruciale nel controllo motorio fine, che viene perso in malattie come la malattia di Parkinson. Nonostante l’importanza della dopamina, alcune caratteristiche chiave del sistema non sono ancora comprese e non esiste una cura per la malattia di Parkinson.
Implicazioni del modello organoide
Comprendere la malattia di Parkinson attraverso il modello
I sintomi caratteristici della malattia di Parkinson, come il tremore e la perdita del controllo motorio, sono dovuti alla perdita di neuroni che rilasciano dopamina, chiamati neuroni dopaminergici. Quando questi neuroni muoiono, si perde il controllo motorio fine e i pazienti sviluppano tremori e movimenti incontrollabili. Sebbene la perdita di neuroni dopaminergici sia cruciale nello sviluppo della malattia di Parkinson, i meccanismi di questa perdita e come possiamo prevenire o addirittura riparare il sistema dopaminergico non sono ancora compresi.
Sviluppo e test del modello organoide
Il team ha sviluppato modelli organoidi delle regioni collegate dai neuroni nel sistema dopaminergico – il mesencefalo ventrale, lo striato e la corteccia - e poi ha sviluppato un metodo per fondere questi organoidi insieme. Come avviene nel cervello umano, i neuroni dopaminergici dell’organoide del mesencefalo inviano proiezioni allo striato e agli organoidi della corteccia. Per valutare se questi neuroni e sinapsi sono funzionali, il team ha collaborato con il gruppo di Cedric Bardy presso SAHMRI e Flinders University, in Australia, per indagare se i neuroni in questo sistema iniziassero a formare reti neurali funzionali.
Potenziali applicazioni nella terapia della malattia di Parkinson
Il modello organoide del sistema dopaminergico potrebbe essere utilizzato per migliorare le terapie cellulari per la malattia di Parkinson. In studi clinici preliminari, i ricercatori hanno iniettato precursori dei neuroni dopaminergici nello striato, per cercare di compensare l’innervazione naturale persa. Tuttavia, questi studi hanno avuto successo variabile. In collaborazione con il laboratorio di Malin Parmar presso l’Università di Lund, in Svezia, il team ha dimostrato che le cellule progenitrici dopaminergiche iniettate nel modello organoide dopaminergico maturano in neuroni e estendono proiezioni neuronali all’interno dell’organoide.
Approfondimenti sul sistema di ricompensa
I neuroni dopaminergici si attivano anche ogni volta che ci sentiamo ricompensati, formando così la base della “via della ricompensa” nel nostro cervello. Ma cosa succede quando la segnalazione dopaminergica è alterata, come nell’addizione? Per indagare questa questione, i ricercatori hanno utilizzato un noto inibitore della ricaptazione della dopamina, la cocaina. Quando gli organoidi sono stati esposti cronicamente alla cocaina, per oltre 80 giorni, il circuito dopaminergico ha subito cambiamenti funzionali, morfologici e trascrizionali. Questi cambiamenti sono persistiti, anche quando l’esposizione alla cocaina è stata interrotta 25 giorni prima della fine dell’esperimento, simulando la condizione di astinenza.
