In una svolta per la bioingegneria, i ricercatori dell’EPFL hanno sviluppato organoidi in grado di modellare il tratto respiratorio umano. Gli organoidi, chiamati AirGel, consentono loro di scoprire il meccanismo mediante il quale i patogeni resistenti agli antibiotici come Pseudomonas aeruginosa infettano le vie respiratorie.
I biofilm sono comunità di batteri altamente resistenti che rappresentano una sfida importante nel trattamento delle infezioni. Mentre lo studio della formazione del biofilm in condizioni di laboratorio è stato ampiamente condotto, la comprensione del loro sviluppo nel complesso ambiente del tratto respiratorio umano è rimasta sfuggente.
Un team di ricercatori guidato da Alexandre Persat dell’EPFL ha ora risolto il problema sviluppando con successo organoidi chiamati AirGels. Gli organoidi sono tessuti 3D in miniatura e auto-organizzati cresciuti da cellule staminali per imitare i tessuti e gli organi reali del corpo umano. Rappresentano un cambio di paradigma nel campo, consentendo agli scienziati di replicare e studiare gli intricati ambienti degli organi in laboratorio.
Sviluppati da Tamara Rossy e dai suoi colleghi, gli AirGel sono modelli bioingegnerizzati di tessuto polmonare umano che aprono nuove possibilità nella ricerca sulle infezioni. Rivoluzionano la ricerca sulle infezioni emulando accuratamente le proprietà fisiologiche della mucosa delle vie aeree, compresa la secrezione di muco e il battito ciliare. Questa tecnologia consente agli scienziati di studiare le infezioni delle vie aeree in modo più realistico e completo, colmando il divario tra studi in vitro e osservazioni cliniche.
“C’è molto da dire su questo studio, ma l’ingegneria degli organoidi per la ricerca sulle infezioni ha un enorme potenziale”, afferma Persat. “È un punto di svolta.”
Nello studio, pubblicato in Biologia PLoSi ricercatori hanno utilizzato gli AirGel per studiare il ruolo del muco nel processo di formazione del biofilm Pseudomonas aeruginosa, un batterio patogeno comunemente resistente agli antibiotici. Infettando gli AirGel con P. aeruginosa e studiandoli sotto microscopia dal vivo ad alta risoluzione, sono stati in grado di formare biofilm in tempo reale.
Le loro osservazioni lo hanno rivelato P. aeruginosa induce attivamente la contrazione del muco del suo ospite utilizzando filamenti retrattili noti come pili di tipo IV (T4P). I filamenti T4P generano le forze necessarie per contrarre il muco delle vie aeree, il che lo consente P. aeruginosa cellule di aggregarsi e formare un biofilm. I ricercatori hanno convalidato le loro scoperte con simulazioni di follow-up ed esperimenti biofisici su selezionati P. aeruginosa mutanti.
Lo studio mostra che il modello di organoide AirGel può fornire informazioni uniche sulle interazioni meccaniche tra i batteri e gli ambienti dei loro ospiti, in questo caso scoprendo un meccanismo precedentemente sconosciuto che contribuisce alla formazione del biofilm nel tratto respiratorio.
Essere in grado di progettare organoidi che replicano fedelmente l’ambiente della mucosa apre nuove strade di esplorazione, consentendo ai ricercatori di scoprire aspetti trascurati delle infezioni, studiando l’influenza di ulteriori fattori fisiologici, come temperatura, umidità, farmaci e fattori di stress chimici sullo sviluppo e progressione dell’infezione e sviluppare trattamenti mirati contro i patogeni resistenti agli antibiotici.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
