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I mitocondri sono organelli cellulari essenziali e il sito principale della produzione di adenosina trifosfato (ATP). Oltre a fornire energia alle cellule, i mitocondri partecipano anche a molteplici processi cellulari, tra cui la trasmissione di informazioni cellulari, la differenziazione cellulare e l'apoptosi, e hanno la capacità di regolare la crescita cellulare e il ciclo cellulare. Cambiamenti nella funzione mitocondriale sono stati identificati in varie malattie neurodegenerative, tra cui il morbo di Parkinson (PD)1,2, il morbo di Alzheimer (AD)3 e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA)4. La disfunzione mitocondriale svolge un ruolo nel processo di invecchiamento, accumulando mutazioni somatiche del mtDNA e declinando la funzione della catena respiratoria5.
Nella neurodegenerazione si verificano vari tipi di disfunzione mitocondriale e la capacità di misurare tali cambiamenti è estremamente utile quando si studiano i meccanismi della malattia e si testano potenziali trattamenti. Inoltre, la creazione di adeguati sistemi modello in vitro che ricapitolano la malattia nelle cellule cerebrali umane è fondamentale per comprendere meglio i meccanismi della malattia e sviluppare nuove terapie. Le iPSC di pazienti con malattie neurodegenerative sono state utilizzate per generare diverse cellule cerebrali che manifestano danni mitocondriali 6,7,8,9. Lo sviluppo di organoidi cerebrali 3D derivati da iPSC è un passo importante nella modellazione delle malattie. Questi organoidi cerebrali derivati da iPSC forniscono complessità e contengono il background genetico del paziente, fornendo così un modello di malattia che riflette più accuratamente la patologia nel cervello del paziente.
Sebbene siano state condotte alcune ricerche su studi mitocondriali utilizzando organoidi cerebrali derivati da iPSC 10,11,12, le tecniche convenienti e affidabili per determinare più parametri funzionali mitocondriali in organoidi cerebrali derivati da iPSC rimangono limitate. La citometria a flusso fornisce un potente strumento per misurare i parametri mitocondriali a livello di singola cellula, come abbiamo dimostrato in precedenza13. Questo studio fornisce un protocollo dettagliato per la generazione di organoidi corticali da iPSC, combinato con un nuovo approccio basato sulla citometria a flusso per misurare simultaneamente più parametri mitocondriali, tra cui la massa mitocondriale, le subunità del complesso della catena respiratoria e il numero di copie del mtDNA (Figura 1). È importante sottolineare che, utilizzando la massa mitocondriale come denominatore, questi protocolli consentono di misurare sia i livelli totali che quelli specifici per unità mitocondriale.