Ricercatori condividono il piano per “Intelligenza degli organoidi” e “Biocomputer”

I ricercatori dell’Università Johns Hopkins hanno condiviso il loro piano per “intelligenza degli organoidi”. Il team sta lavorando per creare un “biocomputer” alimentato da cellule del cervello umano, che potrebbe esponenzialmente ampliare le capacità del calcolo moderno e creare nuovi campi di studio.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Frontiers in Science.

L’ascesa del biocalcolo

Thomas Hartung è un professore di scienze ambientali e della salute alla Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health e alla Whiting School of Engineering. Sta guidando il progetto.

“Il calcolo e l’intelligenza artificiale hanno guidato la rivoluzione tecnologica, ma stanno raggiungendo un limite,” ha detto Hartung. “Il biocalcolo è un enorme sforzo di compattare la potenza computazionale e aumentarne l’efficienza per superare i nostri limiti tecnologici attuali.”

Per quasi due decenni, i ricercatori hanno utilizzato piccoli organoidi, tessuti cresciuti in laboratorio che somigliano a organi completamente sviluppati, per sperimentare su reni, polmoni e altri organi senza ricorrere a test su esseri umani o animali. Hartung e i suoi colleghi alla Johns Hopkins hanno lavorato più recentemente con organoidi cerebrali, sfere della dimensione di un punto di penna con neuroni e altre caratteristiche che promettono di sostenere funzioni di base come l’apprendimento e la memoria.

“Ciò apre la strada alla ricerca su come funziona il cervello umano,” ha detto Hartung. “Perché si può iniziare a manipolare il sistema, fare cose che non si possono fare eticamente con i cervelli umani.”

Hartung ha iniziato a crescere e assemblare cellule cerebrali in organoidi funzionali nel 2012 utilizzando cellule da campioni di pelle umana riprogrammate in uno stato simile a quello delle cellule staminali embrionali. Ogni organoide contiene circa 50.000 cellule, circa le dimensioni del sistema nervoso di una mosca. Ora immagina di costruire un computer futuristico con tali organoidi cerebrali.

Immagine ingrandita di un organoide cerebrale prodotto nel laboratorio di Thomas Hartung, colorato per mostrare neuroni in magenta, nuclei cellulari in blu e altre cellule di supporto in rosso e verde. Immagine: Jesse Plotkin/Università Johns Hopkins

Costruire un computer futuristico con organoidi cerebrali

Secondo Hartung, i computer che funzionano con questo “hardware biologico” potrebbero iniziare ad alleviare le richieste di energia dei supercomputer che stanno diventando sempre più insostenibili. Anche se i computer elaborano calcoli numerici e dati più velocemente degli esseri umani, i cervelli sono molto più intelligenti nel prendere decisioni logiche complesse, come distinguere un cane da un gatto.

“Potrebbero volerci decenni prima di raggiungere l’obiettivo di qualcosa di paragonabile a qualsiasi tipo di computer,” ha detto Hartung. “Ma se non creiamo programmi di finanziamento per questo, sarà molto più difficile.”

L’intelligenza degli organoidi potrebbe anche rivoluzionare la ricerca sui test dei farmaci per i disturbi dello sviluppo neurologico e la neurodegenerazione.

Lena Smirnova è un’assistente professore di salute e ingegneria ambientale alla Johns Hopkins che conduce le indagini.

“Vogliamo confrontare organoidi cerebrali di donatori tipicamente sviluppati con organoidi cerebrali di donatori con autismo,” ha detto Lena. “Gli strumenti che stiamo sviluppando per il calcolo biologico sono gli stessi strumenti che ci permetteranno di comprendere i cambiamenti nelle reti neurali specifiche per l’autismo, senza dover utilizzare animali o accedere ai pazienti, in modo da poter comprendere i meccanismi sottostanti dei problemi cognitivi e delle disabilità dei pazienti.”

Per valutare le implicazioni etiche del lavoro con l’intelligenza degli organoidi, un consorzio diversificato di scienziati, bioeticisti e membri del pubblico è stato incorporato nel team.