Les scientifiques spécialisés dans les cellules souches développent un modèle organoïde révolutionnaire pour étudier le développement et les maladies du cervelet humain

Dans une première pour les scientifiques de l'USC Stem Cell, le laboratoire de Giorgia Quadrato a mis au point un nouveau modèle organoïde de cerveau humain qui génère tous les principaux types de cellules du cervelet, une région du cerveau postérieur composée principalement de deux types de cellules nécessaires au mouvement, à la cognition et émotion : cellules granulaires et neurones de Purkinje.

C’est la première fois que des scientifiques réussissent à cultiver des cellules de Purkinje possédant les caractéristiques moléculaires et électrophysiologiques des neurones fonctionnels dans un système entièrement humain. Ces avancées dans la modélisation cérébrale dirigée par les organoïdes ont été publiées dans la revue Cellule souche.

“Le co-développement et la maturation reproductibles des principaux types de cellules du cervelet en développement dans un modèle organoïde humain offrent une nouvelle façon d'explorer la biologie sous-jacente du développement et des troubles cérébelleux et de faire progresser les interventions thérapeutiques”, a expliqué Quadrato, professeur adjoint à l'Université de Toronto. Centre Eli et Edythe Broad CIRM pour la médecine régénérative et la recherche sur les cellules souches de la Keck School of Medicine de l'USC.

Le cervelet contrôle le mouvement et joue un rôle important dans les fonctions cognitives, notamment le langage, le traitement spatial, la mémoire de travail, les fonctions exécutives et le traitement émotionnel.

La dégénérescence des cellules de Purkinje est associée à divers troubles neurodéveloppementaux et neurodégénératifs, notamment les troubles du spectre autistique et l'ataxie cérébelleuse, une affection qui affecte le mouvement musculaire.

D’autres neurones au sein des organoïdes – à la fois des neurones excitateurs qui partagent des informations et des neurones inhibiteurs qui inhibent le partage d’informations – ont formé des circuits et ont montré une activité de réseau coordonnée, démontrant qu’ils étaient également des cellules nerveuses fonctionnelles.

De plus, les organoïdes ont formé des cellules progénitrices spécifiques à l'homme, associées au médulloblastome, la tumeur cérébrale métastatique la plus répandue chez les enfants. Cela fait des organoïdes un modèle potentiellement utile pour étudier et trouver des traitements pour ce cancer pédiatrique.

Compte tenu des bons signaux externes, les organoïdes pourraient également être amenés à former des caractéristiques anatomiques telles que des couches, reflétant le développement normal du cerveau embryonnaire.

Le modèle organoïde crée une plate-forme pour découvrir de nouveaux traitements pour diverses maladies.

“Cette étude fournit un système modèle physiologiquement pertinent et entièrement humain pour élucider les mécanismes spécifiques au type de cellule régissant le développement et la maladie cérébelleuse”, a déclaré Alexander Atamian, titulaire d'un doctorat. candidat au Quadrato Lab et premier auteur du Cellule souche étude.

Les co-auteurs supplémentaires sont Macella Birtele, Negar Hosseini, Tuan Nguyen, Anoothi ​​Seth, Ashley Del Dosso et Marcelo P. Coba de l'USC ; Sandeep Paul, Neil Tedeschi et Ryan Taylor de Spatial Genomics ; Ranmal Samarasinghe de l'UCLA ; et Carlos Lois du California Institute of Technology.