Melbourne, Australia. Un laboratorio all’avanguardia dove 800.000 neuroni umani crescono su un chip di silicio e giocano a Pong. O almeno giocavano: i ricercatori di Cortical Labs hanno appena dimostrato che questi neuroni artificiali possono fare molto di più che giocare. Ad esempio, rispondono ai farmaci antiepilettici modificando il loro comportamento e migliorando le prestazioni. La carbamazepina, in particolare, ha trasformato queste cellule cerebrali in provetta in veri e propri “apprendisti” neurologici. È la prima volta nella Storia che neuroni coltivati reagiscono a una terapia farmacologica.
Come Cortical Labs ha rivoluzionato la ricerca neurologica
Il team australiano guidato da Brett Kagan, Chief Scientific Officer dell’azienda, ha pubblicato sulla rivista Communications Biology i risultati di un esperimento che ridefinisce i confini tra biologia e tecnologia. I ricercatori hanno utilizzato neuroni derivati da cellule staminali pluripotenti umane, coltivandoli per 21 giorni fino a farli differenziare in cellule rappresentative di quelle che si trovano nell’epilessia.
Questi neuroni sono stati quindi sottoposti a un modello di iperattivazione glutamatergica, simulando le condizioni che si verificano durante le crisi epilettiche. Il glutammato è un neurotrasmettitore eccitatorio che, quando sbilanciato, può causare l’ipereccitazione neuronale tipica dell’epilessia.
L’efficacia della carbamazepina sui neuroni artificiali
Il momento decisivo è arrivato quando i ricercatori hanno testato tre diversi farmaci antiepilettici: fenitoina, perampanel e carbamazepina. Solo quest’ultima, somministrata alla dose di 200 µM, ha prodotto risultati straordinari. Non si è limitata a ridurre l’iperattivazione neuronale (come hanno fatto tutti e tre i farmaci), ma ha migliorato significativamente anche la capacità dei neuroni di giocare a Pong.
La carbamazepina è un farmaco antiepilettico utilizzato dal 1965, particolarmente efficace contro le crisi parziali. Agisce principalmente sui canali del sodio, riducendo l’attivazione ripetitiva ad alta frequenza dei potenziali d’azione. Ma vedere questo meccanismo in azione su neuroni coltivati in laboratorio rappresenta una svolta senza precedenti.
La piattaforma CL1 di Cortical Labs trasforma il testing farmacologico
La tecnologia alla base di questo breakthrough è la piattaforma CL1, che ospita il sistema DishBrain. Come vi sottolineavo in questo articolo, si tratta di un biocomputer che combina neuroni umani viventi con hardware tradizionale. I neuroni crescono su un substrato di silicio dotato di elettrodi che permettono la comunicazione bidirezionale tra tessuto biologico e processore.
Questo sistema permette di osservare in tempo reale come i farmaci influenzano il comportamento neuronale, eliminando la necessità di utilizzare modelli animali. Brad Watmuff, responsabile della biologia di Cortical Labs, sottolinea come questo approccio apra la strada a “misure più significative del successo terapeutico”.
Il futuro della medicina personalizzata
L’importanza di questa scoperta va oltre il singolo esperimento. La possibilità di testare farmaci su reti neurali umane reali, ma coltivate artificialmente, potrebbe accelerare drammaticamente lo sviluppo di nuove terapie. Ogni sistema CL1 può essere personalizzato per rappresentare diverse malattie neurologiche, dalla demenza all’epilessia farmaco-resistente.
La ricerca ha coinvolto anche scienziati dell’Università di Cambridge e della startup britannica bit.bio, dimostrando come la collaborazione internazionale stia spingendo i confini della neuroscienza applicata.
Il sistema SBI (Synthetic Biological Intelligence) di Cortical Labs è ancora più semplice rispetto al cervello umano, ma è un passo fondamentale verso terapie più efficaci e personalizzate. Come conclude Kagan:
“È solo l’inizio. L’abilità di osservare come i neuroni viventi reagiscono alla stimolazione e al trattamento farmacologico in tempo reale apre modi completamente nuovi per sviluppare, testare e personalizzare le terapie”.
Il confine tra naturale e artificiale continua ad assottigliarsi, aprendo possibilità che fino a ieri erano solo nella nostra immaginazione.
