Una piattaforma di array multi-elettrodo per la modellazione dell'epilessia utilizzando assembloidi cerebrali derivati da cellule staminali pluripotenti umane

Negli ultimi decenni, un'esplosione di scoperte genetiche ha identificato centinaia di geni che causano o sono associati all'epilessia. Tuttavia, i meccanismi patogenetici non sono così ben esplorati. Il nostro laboratorio studia come i cambiamenti genetici influenzano lo sviluppo precoce del cervello e provocano malformazioni cerebrali ed epilessia, una malattia debilitante caratterizzata da convulsioni croniche.

Le epilessie genetiche sono state tipicamente studiate utilizzando modelli animali, tra cui topi, zebrafish, drosofila e conigli. Le cellule staminali umane sono state recentemente utilizzate per modellare le epilessie genetiche man mano che le tecniche per differenziare le cellule staminali in tessuto neuronale sono avanzate. Con l'avvento degli organoidi cerebrali, è possibile ricapitolare gli aspetti strutturali dello sviluppo cerebrale.

Misurare l'attività elettrofisiologica e determinare i biomarcatori dell'attività correlata all'epilessia da organoidi e assembloidi cerebrali è impegnativo. In parte, questa tecnica è limitata perché gli organoidi cerebrali non possono avere convulsioni come può fare un animale intatto. Tuttavia, trovare differenze elettrofisiologiche in questo modello in vitro e le risposte ai trattamenti farmacologici può aiutare a determinare i meccanismi patologici e le risposte terapeutiche nelle epilessie genetiche.

L'attività elettrofisiologica può essere valutata utilizzando le tradizionali registrazioni di patch climbing, le registrazioni sul campo locale con elettrodi e tecniche ottiche come l'imaging del calcio e della tensione di memoria. L'utilizzo di registrazioni con array multielettrodo ha il vantaggio di essere in grado di lanciare due registrazioni nel tempo e di registrare da più posizioni di un assembloide contemporaneamente.