Cosa ci rende umani? Le recenti scoperte sulla differenza di sviluppo cerebrale tra umani e primati

Ancora loro: gli “organoidi”. Ovvero degli ammassi tridimensionali di cellule, prodotti in laboratorio (in vitro), in grado di riprodurre in miniatura la struttura e, almeno in parte, la funzione degli organi del corpo o il loro sviluppo.

Ormai sempre più utilizzati nella ricerca medica, di recente sono serviti anche ai ricercatori del Medical Research Council (Mrc) Laboratory of Molecular Biology di Cambridge (Regno Unito), coordinati da Madeline Lancaster, per individuare un fattore biologico cruciale – un gene che svolge la funzione di “interruttore” molecolare – nel processo che porta il cervello umano a raggiungere dimensioni molto più ampie rispetto a quello delle grandi scimmie.

Lo studio sperimentale (pubblicato sulla rivista “Cell”) descrive come Lancaster e colleghi siano giunti alle loro conclusioni, mettendo a confronto diversi organoidi cerebrali, formati e fatti sviluppare in laboratorio a partire da cellule staminali “adulte” (iPSC) di esseri umani, scimpanzé e gorilla.

Per comprendere meglio la novità di questa ricerca è utile richiamare alcune nozioni circa lo sviluppo neuronale. I neuroni cerebrali, nelle prime fasi dello sviluppo del sistema nervoso, originano da cellule staminali chiamate “progenitori neurali”. Questi, inizialmente, hanno una forma cilindrica che permette loro di dividersi facilmente e a ritmo sostenuto, generando due cellule figlie identiche e con la stessa forma; questo processo determina il numero di neuroni che il cervello avrà nella sua piena maturazione. Proseguendo nello sviluppo, la velocità di replicazione diminuisce e le cellule cilindriche lasciano il posto a quelle di forma conica allungata, che costituiranno i neuroni maturi.

Osservando gli organoidi cerebrali di gorilla e scimpanzé, Lancaster e colleghi hanno scoperto che la transizione delle cellule da cilindriche a coniche richiede cinque giorni, mentre in quelli umani circa sette. Durante la sperimentazione, i ricercatori hanno inoltre potuto evidenziare come le cellule progenitrici umane mantenevano la loro forma cilindrica più a lungo rispetto a quelle delle scimmie, oltre che dividersi con frequenza maggiore e, quindi, produrre più cellule. Non v’è dubbio che la differenza di velocità nella transizione da progenitori neurali a neuroni rivesta un’importanza cruciale, dal momento che, in questo modo, le cellule umane hanno più tempo per moltiplicarsi. Proprio questo meccanismo, dunque, potrebbe essere alla base della significativa differenza di quantità di neuroni nei cervelli umani (circa tre volte maggiore) rispetto a quelli dei gorilla o degli scimpanzé.

Lancaster e colleghi hanno infine scoperto che le differenze di sviluppo tra i diversi organoidi di primati sono dovute ad un gene (chiamato ZEB2), che si attiva prima nelle cellule di gorilla rispetto a quelle umane. Modulando artificialmente l’espressione di questo gene, il gruppo di studiosi è riuscito a rallentare la maturazione delle cellule progenitrici di gorilla, ottenendo così degli organoidi cerebrali di gorilla più simili a quelli umani, ovvero più lenti nella maturazione e più grandi. Viceversa, sono riusciti a rallentare la maturazione delle cellule umane, rendendo gli organoidi umani più simili a quelli delle scimmie. “Abbiamo scoperto – spiega Lancaster – che un cambiamento ritardato nella forma delle cellule nei primi anni del cervello è sufficiente a cambiare il corso dello sviluppo, contribuendo a determinare il numero di neuroni prodotti. È notevole che un cambiamento evolutivo relativamente semplice nella forma delle cellule possa avere conseguenze importanti nell’evoluzione del cervello. Sento che abbiamo davvero imparato qualcosa di fondamentale sulle questioni che mi interessano da sempre: cosa ci rende umani”.

Insomma, va bene derivare dalle scimmie, ma sempre… con le dovute differenze! E che ognuno rimanga con i neuroni suoi!