Creati per la prima volta topi con un cervello ibrido: hanno l'olfatto di un'altra specie
Un gruppo di ricercatori della Columbia University ha fatto una cosa senza precedenti: creare topi con cervelli ibridi, nati dalla combinazione di cellule di due specie diverse, topo e ratto. I topi così ottenuti riescono a percepire gli odori proprio come se fossero dei ratti: in sostanza gli esemplari nati da questo esperimento sono a tutti gli effetti dei topi, ma sono dotati del sistema olfattivo di un'altra specie, quello dei ratti.
Questo studio mostra come il cervello possa essere flessibile nell'integrare cellule esterne, aprendo la porta a moltissime possibilità nella ricerca di nuove cure per diverse malattie neurodegenerative o malattie dello sviluppo neurologico dell'uomo, oggi ancora difficilmente curabili, come la schizofrenia.
Com'è stato possibile creare topo con cervelli ibridi
Nel tentativo di creare i cervelli ibridi, i ricercatori della Columbia University hanno tentato più strade. Per prima cosa sono partiti da organoidi cerebrali – gli organoidi sono modelli 3D di cellule ottenuti a partire da cellule staminali – di una delle due specie, trapiantandoli in un cervello di un esemplare dell'altra specie in via di sviluppo o già formato.
Da questi tentativi hanno però osservato che il trapianto in un cervello già esistente aveva importanti limiti, in quanto le cellule trapiantate non sempre riuscivano a integrarsi correttamente. La svolta è arrivata quando gli scienziati hanno introdotto le cellule staminali di ratto nei topi quando erano ancora embrioni, più nello specifico blastocisti, ovvero nella fase iniziale dello sviluppo embrionale, che coincide con le prime ore successive alla fecondazione. Questo ha permesso alle cellule delle sue diverse specie di evolvere e integrasi insieme.
L'esperimento ha dimostrato la flessibilità del cervello
Anche se da fuori possono sembrare molto simili, topi e ratti sono due specie piuttosto diverse tra loro: basta pensare che in termini di storia evolutiva le due specie sono distanti circa 20 milioni di anni. Anche il loro cervello è strutturalmente e funzionalmente diverso: così quando gli scienziati hanno impiantato le cellule staminali di ratto negli embrioni di topo hanno osservato come apparivano i neuroni del ratto nel cervello dei topi.
Quello che hanno osservato è stato sorprendente: nonostante i ratti si sviluppassero più lentamente dei topi e abbiano un cervello più grande, i neuroni dei ratti trapiantati nel topo hanno seguito le istruzioni di sviluppo proprie della specie ricevente, accelerando il loro sviluppo e stabilendo le stesse connessioni create dai neuroni omologhi del topo.
Come funzionano i cervelli ibridi
A questo punto i ricercatori si sono chiesti se quei neuroni, oltre ad aver seguito le istruzioni della specie in cui sono stati trapiantati, fossero riusciti a integrarsi in un circuito neurale funzionale. Per capirlo hanno progettato nuovi embrioni in modo da inattivare i neuroni olfattivi propri del topo o da farli completamente scomparire durante lo sviluppo.
Una volta nati, hanno messo i topi con il cervello ibrido in una gabbia con un biscotto per capire se i topi fossero in grado di annusarne l'odore: dato che i neuroni olfattivi specifici del topo non erano più funzionanti, la loro capacità olfattiva poteva dipendere soltanto dai neuroni trapiantati di ratto. I topi in questione sono riusciti a trovare il biscotto, sebbene con qualche differenza tra quelli in cui i neuroni olfattivi erano stati inattivati e quelli in cui questi sono stati progettati per scomparire durante lo sviluppo.