Gli «avatar» dell’intestino umano fanno luce su una malattia parassitaria trascurata
La malattia di Chagas, che è causata dal parassita Trypanosoma cruzi (T. cruzi), colpisce milioni di persone, soprattutto in Sudamerica, e si sta diffondendo in Europa a causa dei flussi migratori. Classificata dall’Organizzazione mondiale della sanità come una «malattia trascurata»(si apre in una nuova finestra), consiste in un’infezione permanente che può danneggiare il cuore e l’intestino. Il progetto GUT INSTINCT è importante perché, attualmente, vengono curati solo i pazienti affetti da malattia di Chagas che presentano sintomi cardiaci, mentre coloro che presentano solo sintomi intestinali non ricevono alcun trattamento, nonostante l’intestino sia un noto serbatoio del parassita. La neuroscienziata e parassitologa Archie Khan stava conducendo ricerche sulla malattia di Chagas quando colpisce l’apparato digerente nel Regno Unito. Successivamente, grazie a una sovvenzione biennale assegnata dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie(si apre in una nuova finestra) al progetto GUT INSTINCT, è entrata a far parte del laboratorio di Maxime Mahé presso l’Istituto nazionale per la salute e la ricerca medica(si apre in una nuova finestra) (Inserm) dell’Università di Nantes, in Francia. Mahé è stato un pioniere nello sviluppo degli organoidi intestinali umani, ovvero gruppi tridimensionali di cellule che imitano la struttura e le funzioni dell’intestino.
Organoidi intestinali umani che riproducono l’intestino
Gli organoidi vengono coltivati a partire da cellule staminali umane che vengono indotte chimicamente a trasformarsi in tessuto intestinale. «Diciamo alle cellule cosa devono diventare, ed è così che avviene la magia: esse, a un certo punto, sanno cosa fare e si organizzano nella struttura desiderata», spiega Mahé. Mahé descrive queste strutture come «avatar». «Si tratta di un modello: non stiamo ricreando un organo», osserva. «Sembra una piccola massa di cellule, delle dimensioni di circa un millimetro, nella capsula di Petri.» È possibile aggiungere ulteriori componenti, come ad esempio i nervi enterici, ovvero quelli incorporati nella parete intestinale. La somiglianza con il vero tessuto umano viene verificata utilizzando banche dati quale lo Human Cell Atlas(si apre in una nuova finestra).
Utilizzare gli organoidi per lo studio delle malattie infettive
Khan è riuscita a integrare con successo le cellule immunitarie, e in particolare i macrofagi, la prima linea di difesa dell’organismo, nella piattaforma di organoidi già esistente di Mahé. «Il mio obiettivo era quello di riprodurre il sistema nervoso e le cellule immunitarie presenti nell’intestino per cercare di comprendere come comunicano tra loro per controllare l’infezione», afferma. Khan osserva: «Si tratta di una novità assoluta in questo campo.» Sebbene in passato fossero state osservate alcune interazioni intestinali, come nel progetto Organoid, finanziato dall’UE, nessuno era mai riuscito a riunire tutte e tre le componenti, ovvero tessuto intestinale, nervi e cellule immunitarie, in un unico modello umano adatto allo studio delle infezioni. Khan ha quindi introdotto i parassiti T. cruzi nel surrogato di laboratorio e li ha osservati al microscopio invadere le cellule, moltiplicarsi e diffondersi a quelle vicine. «È stato meraviglioso poter osservare questi parassiti invadere il modello di organoide intestinale proprio come farebbero in un intestino reale», aggiunge.
Possibili canali di comunicazione
La maggior sorpresa è stata la sua scoperta del fatto che i macrofagi esprimevano recettori delle cellule nervose normalmente appartenenti ai neuroni, le cellule nervose che comunicano tramite segnali chimici o elettrici: ciò suggerisce l’esistenza di un canale di comunicazione tra il sistema immunitario e quello nervoso dell’intestino che il parassita potrebbe sfruttare come via d’accesso per stabilire l’infezione. «È stato assolutamente scioccante», commenta Khan. «In precedenza, questi recettori neuronali sui macrofagi erano stati osservati solo in modelli murini: non ci aspettavamo di osservarli in un modello in vitro». Mahé spiega: «Si tratta di un enorme passo in avanti», aggiungendo che il sistema potrebbe essere adattato per studiare altre malattie parassitarie e infettive. Il ricercatore riconosce, tuttavia, che non può sostituire completamente i modelli animali. Grazie al suo lavoro pionieristico su quello che lei definisce «un aspetto trascurato di una malattia trascurata», Khan si è assicurata un posto di ruolo presso l’Inserm, il che costituisce un risultato raro al termine di una borsa di studio post-dottorato. Ora, l’esperta intende approfondire dettagliatamente il modo in cui i nervi e le cellule immunitarie dell’intestino comunicano tra loro per controllare l’esito delle infezioni.
