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I modelli organoid del cervello rivelano i meccanismi collegati da a microcefalia indotta da virus

I ricercatori a IMBA - istituto di biotecnologia molecolare dell'accademia delle scienze austriaca - dimostrano che i virus differenti possono piombo alle malformazioni del cervello attraverso i diversi meccanismi usando i modelli organoid del cervello umano. I risultati sono pubblicati nella cellula staminale delle cellule del giornale.

La microcefalia, un termine che si riferisce alle malformazioni inerenti allo sviluppo del cervello fetale, può essere causata tramite le diverse infezioni durante la gravidanza. Gli agenti infettante in questione sono raggruppati nell'ambito del termine generale degli agenti patogeni della TORCIA, in riferimento al gondii del toxoplasma, altro, a rosolia, al citomegalovirus umano (HCMV), ai virus Herpes simplex 1 e 2 (HSV-1 e HSV-2) come pure al virus più recentemente emergente di Zika (ZIKV), che egualmente si è aggiunto al gruppo. La domanda se tutti gli agenti patogeni della TORCIA piombo a microcefalia attraverso lo stesso meccanismo ha oscurato rimanente dovuto l'assenza di modelli sperimentali adatti. Ora, un gruppo dei ricercatori intorno a Direttore scientifico Jürgen Knoblich di IMBA fornisce la prima analisi comparativa dei meccanismi collegati da a microcefalia indotta da virus facendo uso di un modello organoid (HBO) del cervello umano derivato dalle cellule staminali pluripotent umane (hPSCs).

Le due difficoltà più gravi nella ricerca delle queste circostanze sono, prime, l'argomento delicato di verificare gli effetti nocivi sullo sviluppo fetale del cervello durante la gravidanza che, impedisce naturalmente la ricerca diretta sui feti umani ed in secondo luogo, l'inidoneità dei modelli dell'animale da laboratorio, poichè sono nè i host naturali dei virus nè essi rappresentano un modello accurato dello sviluppo del cervello umano. A questo scopo, il nostro gruppo poteva paragonare i modelli organoid del cervello umano 3D infettati ai virus differenti. Questi modelli di infezione ci danno la comprensione possibile più vicina nei risultati inerenti allo sviluppo del cervello umano dei virus che studiamo e ci aiutano a dividere i parametri strutturali, cellulari, trascrizionali ed immunologici di fondo.„

Veronica Krenn, primo autore, ricercatore postdottorale nel gruppo di Knoblich a IMBA

Nello studio presente, i ricercatori possono oltrepassare queste difficoltà e guadagnare le comprensioni preziose sui fenotipi rievocativi di microcefalia nei organoids. Krenn ed i suoi colleghi agiscono in tal modo infettando le culture di 3D HBO con i virus della TORCIA quali ZIKV e HSV-1 e dimostrano che sia ZIKV che diffusione HSV-1 nei organoids e fermano la loro crescita promuovendo la morte delle cellule. Con il delineamento trascrizionale, il gruppo mostra una funzionalità unica HSV-1 dell'infezione nei organoids, vale a dire una tendenza ad alterare la loro identità neuroepithelial. Un'altra individuazione di maggiore è che, sebbene sia ZIKV che HSV-1 attenuino il tipo sistema di risposta immunitaria dell'interferone di I (IFN) nei organoids, essi sembra agire in tal modo attraverso i meccanismi differenti, come è reso evidente dagli esperimenti di salvataggio facendo uso di tipo distinto I IFNs.

I risultati evidenziano i percorsi distinti usati dai vari virus della TORCIA per causare la microcefalia e rivelare le difese immuni cellulari complesse, quale un ruolo neuroprotective di vario tipo risposte di I IFN. L'importanza di questi risultati egualmente risiede nella loro osservazione unica nelle culture organoid del cervello 3D e non in 2D sistemi culturali, così sollecitando la superiorità dei modelli di HBO nelle circostanze neuropathological indotte da virus di riproduzione e della loro importanza nello studio dei meccanismi delle infezioni virali.

Catturata insieme, questa nuova ricerca dal laboratorio di Knoblich presenta i modelli organoid di infezione che potrebbero contribuire a provare gli agenti terapeutici contro le infezioni ZIKV e HSV-1 ed a dividere meglio le risposte umane dell'interferone. “Specificamente infettando i organoids con i virus, possiamo non solo imparare molto circa le interazioni critiche dello sviluppo del cervello che sono in genere complesse in esseri umani. Egualmente potremo migliorare i punti deboli dell'obiettivo di questi virus per trovare le possibilità per le nuove terapie,„ riassumiamo Direttore scientifico Jürgen Knoblich, l'autore corrispondente di IMBA dello studio.

Source:
Journal reference:

Krenn, V., et al. (2021) Organoid modeling of Zika and herpes simplex virus 1 infections reveals virus-specific responses leading to microcephaly. Cell Stem Cell. doi.org/10.1016/j.stem.2021.03.004.