Ci siamo abituati all’idea del trapianto di organi umani. I trapianti di organi solidi come cuori, reni e fegati, così come il midollo osseo, sono diventati i trattamenti salvavita di scelta per alcune malattie. Gli investigatori stanno anche cercando modi per trapiantare con successo organi da animali come i maiali negli esseri umani. Ma che dire del trapianto di un cervello umano?

Sebbene il trapianto di un intero cervello umano sembri inverosimile, il trapianto di singole popolazioni cellulari non lo è., In effetti, il trasferimento di innesti neurali di donatori fetali è stato dimostrato in studi ripetuti per correggere alcuni dei difetti motori riscontrati nei pazienti con malattia di Parkinson. Passando ai roditori come sistema di studio, i ricercatori hanno continuato a dimostrare che le cellule staminali neurali (NSC) possono anche essere isolate e utilizzate come cellule donatrici. Le NSC possono essere isolate da cervelli di roditori dissociati e propagate in vitro mediante l’aggiunta di fattori di crescita extracellulari (come EGF o bFGF) o l’introduzione di geni che promuovono la crescita (come v-myc o large T-antigen).,

Come naturale seguito al lavoro sui roditori, questi autori hanno deciso di sviluppare un sistema innestabile di NSC umani. In primo luogo, hanno isolato le sospensioni cellulari dalla regione periventricolare di un feto umano di 15 settimane, un’area che è una ricca fonte di NSC nei roditori. Successivamente, hanno coltivato queste cellule in una miscela alternata di EGF e bFGF per diversi mesi, proiettato la popolazione per la sua capacità di innestare e quindi clonato singole linee cellulari stabili. (Hanno anche introdotto il gene v-myc che promuove la crescita in alcuni esperimenti, ma questo si è rivelato inutile alla fine.,) Semplicemente cambiando il mezzo di coltura in uno contenente siero, queste linee NSC differenziate in cellule neurali e oligodendrogliali in vitro. La cocultura con tessuto murino primario del sistema nervoso centrale era necessaria per guidare la differenziazione nel modo più efficace lungo la via astrogliale, un altro lignaggio che deriva naturalmente dal NSC in vivo ed è l’ultimo tipo di cellula normalmente nato durante lo sviluppo; quindi, la cocultura potrebbe aver “ricreato” l’ambiente in vivo.,

Per determinare come reagirebbero questi cloni NSC in situ, gli autori li hanno trapiantati nei ventricoli dei topi appena nati. Per seguire alcuni di questi cloni in vivo, sono stati prima trasfettati con un retrovirus che esprime il gene β-galattosidasi che potrebbe servire come un marcatore visivo inequivocabile per le cellule umane in un cervello di topo. Dopo l’introduzione, gli NSC umani si sono rapidamente innestati nel cervello murino e sono migrati lungo percorsi che sono stati precedentemente dimostrati come percorsi naturali per queste cellule in vivo., Ad esempio, l’esame microscopico del tag β-galattosidasi introdotto ha mostrato che le cellule si spostavano nella sostanza bianca sottocorticale e corticale del topo, nel corpo calloso e nel bulbo olfattivo. Gli NSC umani intercalati con neuroni nativi e glia, e differenziati in modo appropriato a seconda dei tipi di cellule circostanti e spunti. Hanno anche integrato nelle zone germinali all’estremità opposta del cervello e sono diventati appropriati tipi di cellule neurali lì. Ciò ha dimostrato che nonostante la coltura cellulare, la clonazione e la trasfezione genica, gli NSC hanno mantenuto il loro stato pluripotente in vivo., Inoltre, le cellule hanno mostrato la capacità di esprimere un gene estraneo senza soluzione di continuità all’interno del tessuto del cervello.

Il gruppo ha continuato a dimostrare la possibilità di utilizzare NSCs in applicazioni di terapia genica in un ambiente in vitro. Queste cellule esprimono la subunità alfa della β-esosaminidasi, il gene difettoso nella malattia di Tay-Sachs nell’uomo. Hanno poi mescolato in cellule cerebrali di topo che avevano il gene eliminato per servire come ospite per le cellule., Mediante analisi enzimatica, hanno dimostrato che quantità significative della β-esosaminidasi attiva sono state prodotte dalla miscela cellulare e hanno determinato un ridotto accumulo di materiale patologico nelle cellule nervose di Tay-Sachs.

Come test in vivo del potenziale di attecchimento delle linee NSC umane, hanno introdotto cloni NSC nel cervello di un altro ceppo di topo difettoso, il ceppo meander tail (mea). Questo particolare mutante ha un difetto che impedisce a molti neuroni granulari di svilupparsi o sopravvivere in porzioni del cervelletto., Nei mutanti mea, dopo l’introduzione nello strato esterno del granello del cervelletto, gli NSC umani migrarono allo strato appropriato del cervelletto e si differenziarono in cellule che apparivano identiche ai normali neuroni del granello di topo. Questa impresa è notevole dato il fatto che le cellule originali utilizzate per creare le linee NSC erano derivate dalla regione periventricolare fetale umana, non dal cervelletto postnatale. Questo risultato dimostra la plasticità di queste cellule e il mantenimento di una risposta ai normali segnali di differenziazione nell’animale.,

Così, progenitore neurale umano e cellule staminali possono ora essere isolati e manipolati in vitro e in vivo. La straordinaria proprietà di queste cellule di differenziare in situ nel cervello ricevente può eventualmente consentire l’introduzione mirata di cellule in regioni definite per correggere difetti specifici, nonché di integrarsi in modo più diffuso per molti tipi di malattie neurologiche con patologia diffusa.