Organidi di derivazione umana
Gli organoidi costituiscono un sistema modello migliorato in cui i tipi cellulari assomigliano più da vicino alla situazione in vivo e si trovano in condizioni simili a quelle presenti nel corpo umano. Diversi sistemi organoidi forniscono una varietà utile per la loro complessità e capacità di modellazione, che va da strutture semplici derivate da cellule staminali a colture più complesse generate da più strati germinali di cellule in via di sviluppo tramite molteplici protocolli di differenziazione (1).
Pertanto, si prevede che la varietà di modelli organoidi disponibili, unita ai progressi tecnologici, forniranno una serie di piattaforme potenti ed efficienti per lo studio dello sviluppo umano e delle malattie (2).
Generazione di organoidi
Gli organoidi di derivazione umana sono generati da protocolli di differenziazione guidata che imitano i processi di sviluppo, identificati attraverso esperimenti sia in vivo che in vitro. Lo sviluppo umano è molto limitato e specifico, la maggior parte degli studi hanno mirato a produrre organoidi con proprietà simili a quelle dei tessuti umani. La generazione di organoidi potrebbe imitare l’intero processo di sviluppo degli organi a partire da cellule staminali pluripotenti. Tuttavia, è molto impegnativo fornire tutti i segnali biochimici che guidano la differenziazione e l'assemblaggio tridimensionale delle cellule durante lo sviluppo (2,3).
Formazione di organoidi cerebrali
Nel caso degli organoidi cerebrali, le cellule staminali pluripotenti umane vengono inizialmente guidate a differenziarsi in corpi embrionali prima di un'ulteriore differenziazione verso la linea cellulare destinata. Una volta che gli aggregati cellulari contengono i precursori dello sviluppo per la modellazione del tessuto cerebrale, il resto delle fasi di sviluppo avviene spontaneamente in un bioreattore rotante. La formulazione dei media gioca un ruolo cruciale in quanto consente un'adeguata differenziazione dei tipi cellulari desiderati da cui si svilupperanno gli organoidi. Infine, le colture vengono coltivate in modo da consentire la loro espansione in tre dimensioni, che si ottiene aggregando le cellule in strutture 3D o incorporando le colture in una matrice 3D (4,5).
Riferimenti :
1. Hu, H. et al. Espansione a lungo termine di topi funzionali e epatociti umani come organoidi 3D. Cella 175, 1591–1606 (2018).
2. Sachs, N. et al. Organidi in espansione delle vie aeree umane a lungo termine per la modellazione delle malattie. EMBO J. 38, e100300 (2019).
3. Osakada, F., Ikeda, H., Sasai, Y. & Takahashi, M. Differenziazione graduale delle cellule staminali pluripotenti in cellule retiniche. Naz. Protoc. 4, 811–824 (2009).
4. Lancaster, MA et al. Auto-organizzazione guidata e formazione di placche corticali negli organoidi del cervello umano. Naz. Biotecnologie. 35, 659–666 (2017).
5. Lancaster, MA et al. Organoidi cerebrali modellano lo sviluppo del cervello umano e la microcefalia. Natura 501, 373–379 (2013). Lancaster et al. riferiscono che la complessità dello sviluppo del cervello umano può essere modellata da organoidi umani derivati da PSC.
