L’innovazione degli organi su chip stimola la ricerca biomedica
La tecnologia degli organoidi prevede la creazione in laboratorio di mini-organi o di strutture tissutali 3D impiegando cellule staminali. Questa tecnologia avanzata consente ai ricercatori di studiare i processi biologici, modellizzare le malattie, scoprire nuovi farmaci e progredire nella medicina personalizzata e nelle terapie rigenerative. «Nell’ultimo decennio sono state sviluppate diverse tecnologie complesse di organi su chip (OoC), quali i polmoni su chip, la barriera emato-encefalica (BEE) su chip e la cute su chip», osserva Katja Wolthers, coordinatrice del progetto GUTVIBRATIONS(si apre in una nuova finestra) del Centro medico dell’Università di Amsterdam(si apre in una nuova finestra), nei Paesi Bassi. «Tuttavia, gli attuali OoC disponibili non sono sempre di facile utilizzo e potrebbero non essere rilevanti per le applicazioni pratiche».
Un organo su chip dell’asse intestino-cervello
Il progetto GUTVIBRATIONS ha cercato di portare l’OoC a un livello superiore, combinando la tecnologia STACKS (una piattaforma stampata in 3D), i modelli di organoidi e la bio-seta (un biomateriale ricavato dalla proteina della seta di ragno). L’obiettivo era sviluppare un asse intestino-cervello OoC per simulare uno dei percorsi che collega l’interazione tra l’intestino e il cervello. «Questa interazione è sempre più importante per la salute e le malattie umane», spiega Wolthers. «Il nostro obiettivo era fornire una soluzione innovativa per la modellizzazione delle malattie umane e lo sviluppo preclinico dei farmaci».
Nanomembrane di seta e cellule epiteliali intestinali
Nel progetto sono state sperimentate diverse nuove tecniche, tra cui la produzione di nanomembrane di seta e la co-coltura di cellule epiteliali intestinali (cellule che rivestono l’intestino) nonché di fibroblasti (cellule del tessuto connettivo). Sono state inoltre stabilite le condizioni per supportare la co-coltura di cellule epiteliali intestinali e cellule immunitarie. Sono state identificate e testate le cellule staminali pluripotenti indotte necessarie per l’assemblaggio della BEE, quali astrociti, periciti e microglia. Le cellule staminali pluripotenti indotte sono un tipo di cellula staminale che può essere riprogrammata, il che ne consente la differenziazione in qualsiasi tipo di cellula del corpo. Ciò le rende preziose per la modellizzazione delle malattie, la scoperta di farmaci e la medicina rigenerativa. Il team del progetto, che comprendeva partner industriali e accademici, ha anche progettato e ottimizzato supporti STACKS a 96 pozzetti in cui poter contenere le colture cellulari.
Combinazione di modelli di mucosa intestinale e modelli BEE-cervello
Il team del progetto è riuscito a costruire una serie di nuovi modelli OoC, tra cui un modello di mucosa intestinale (che replica la struttura e la funzione del rivestimento dell’intestino) e un modello di BEE. L’asse intestino-cervello OoC è stato quindi realizzato combinando il modello della mucosa intestinale e il modello BEE-cervello. «Attualmente stiamo collaborando con altri ricercatori europei per applicare il nostro modello alla comprensione del rapporto tra infezioni virali e malattie neurodegenerative, quali il morbo di Alzheimer e quello di Parkinson», afferma Wolthers. «L’applicazione del nostro modello può essere utile anche per lo studio della patologia intestino-cervello non causata da virus, quali gli effetti delle malattie infiammatorie intestinali (MICI) sul cervello, e per contribuire alla scoperta di farmaci per contrastare tali effetti». È auspicabile che le innovazioni sperimentate nel progetto GUTVIBRATIONS contribuiranno a velocizzare lo sviluppo di farmaci in grado di ridurre al minimo l’uso di animali, alleviare il carico di malattia e, in definitiva, salvare vite umane. Questo tipo di progetti è di fondamentale importanza anche per mantenere l’Europa all’avanguardia nella ricerca biomedica. «Inoltre, ci auguriamo di aver rafforzato la consapevolezza e la conoscenza delle politiche e dei requisiti normativi in campo medico, in particolare tra gli studiosi e le PMI», aggiunge Wolthers.
