Utilizzo degli Organoidi cerebrali per la ricerca di nuovi biomarcatori precoci per la malattia di Creutzfeldt-Jakob

Background
Nelle malattie neurodegenerative, vi è una grande necessità di individuare e validare biomarcatori molecolari che forniscano informazioni sugli eventi precoci associati alla malattia. Negli ultimi anni, l'introduzione di test di amplificazione in vitro, come il saggio prion Real-Time Quaking-Induced Conversion (RT-QuIC), ha fornito un potente strumento per la diagnosi clinica della malattia di Creutzfeldt-Jakob (CJD) utilizzando campioni di liquor cefalorachidiano (CSF). Nonostante l'elevata sensibilità e specificità, questa tecnica non è in grado di distinguere tra i diversi sottotipi di CJD, rendendo complicata la diagnosi di sottotipo in vitam e limitando i futuri approcci di medicina personalizzata su questi pazienti. La recente disponibilità di organoidi cerebrali, ottenuti da cellule umane, ha fornito un nuovo potente modello in vitro utile per la ricerca di nuovi biomarcatori precoci che potranno essere utilizzati come potenziali bersagli terapeutici di farmaci e per il perfezionamento diagnostico nelle malattie neurodegenerative, tra cui la CJD. La dimostrazione che gli organoidi cerebrali possono essere infettati con successo con omogenati cerebrali di pazienti affetti da CJD e sostenere la propagazione dei prioni umani che causano la malattia ha aperto nuove prospettive di ricerca su questa patologia.

Obiettivi
Gli organoidi cerebrali verranno utilizzati come modello di patologia al fine di comprendere i meccanismi coinvolti nella diffusione dell'infezione da prioni nelle fasi iniziali della patologia, per la ricerca di nuovi biomarcatori e nuovi bersagli terapeutici, per la diagnosi precoce della CJD e per la discriminazione in vivo dei diversi sottotipi.

Materiali e Metodi
Organoidi cerebrali ottenuti da cellule umane pluripotenti indotte (hu-iPSC) verranno infettati con omogenati di cervello di pazienti affetti da CJD sporadica. L’infezione verrà monitorata utilizzando diversi approcci (WB, immunoistochimica, RT-QuIC). La piattaforma OLINK, una tecnologia ultrasensibile che consente un’analisi proteomica multiplex altamente accurata, verrà utilizzata per identificare le prime vie molecolari coinvolte nell’infezione. Le analisi di RNA-seq valuteranno l'espressione genica differenziale negli organoidi infettati rispetto ai controlli, con la convalida tramite ddPCR. I biomarcatori identificati saranno poi convalidati su campioni di CSF e plasma di pazienti affetti da CJD mediante tecniche di immunoassay specifiche per le proteine individuate. Poiché ceppi di prioni diversi colpiscono aree cerebrali diverse, la recente introduzione di organoidi specifici per regione cerebrale consentirà di esplorare anche la fisiopatologia ceppo-specifica della malattia.

Potenziali ricadute clinico-assistenziali
Gli organoidi cerebrali rappresentano, quindi, un modello ideale per la ricerca di nuovi biomarcatori e di nuovi bersagli terapeutici, per la diagnosi precoce della CJD e per una migliore discriminazione in vitam dei diversi sottotipi, in quanto è possibile pianificare il momento dell'infezione e seguire tutte le fasi della malattia in un modello che ricapitola la maggior parte delle caratteristiche e dei meccanismi del cervello umano.