“Lo stesso si può dire della costruzione di organi e tessuti dalle cellule: senza istruzioni specifiche, le cellule probabilmente si raggrupperebbero insieme in modo imprevedibile all’interno delle strutture sbagliate. Quello che abbiamo effettivamente fatto è creare un processo passo dopo passo che guidi ogni elemento costitutivo esattamente dove dovrebbe andare e come dovrebbe connettersi con gli altri”, ha affermato il dott. Newman.
“In linea con questo approccio, il nostro lavoro pubblicato di recente applica un nuovo metodo di stampa 3D per definire le istruzioni per le cellule che le guidano nella formazione di strutture più organizzate e accurate. Attraverso questo, abbiamo creato un assemblaggio di grasso osseo che ricorda la struttura dell’osso e un assemblaggio di tessuti che assomigliano a processi durante il primo sviluppo dei mammiferi.
Tessuti di stampa 3D: un “manuale di istruzioni” cellulare istruisce le cellule staminali a diventare cellule specializzate che i ricercatori sperano di utilizzare un giorno per stampare in 3D tessuti, ossa e organi umani. Credito immagine: Università di Sydney
La ricerca sui tessuti complessi e sulle strutture simili agli organi, note come organoidi, aiuta i ricercatori a capire come si sviluppano e funzionano gli organi e come le malattie che colpiscono l’organo possono essere causate da mutazioni genetiche ed errori dello sviluppo.
Le conoscenze raccolte dallo studio consentono anche lo sviluppo della terapia cellulare e genica per le malattie. La capacità di generare i tipi di cellule desiderati utilizzando la stampa 3D fornisce inoltre la capacità di produrre cellule staminali clinicamente rilevanti per scopi terapeutici.
Il professor Hala Zreiqat ha dichiarato: “Oltre a comprendere l’intricato ‘manuale di istruzioni’ della vita, questo metodo ha immense implicazioni pratiche. Ad esempio, nella medicina rigenerativa, dove c’è un urgente bisogno di trapianti di organi, ulteriori ricerche che utilizzano questo approccio possono facilitare la crescita di tessuti funzionali in laboratorio. Immagina un futuro in cui la lista d’attesa per i trapianti di organi potrebbe essere drasticamente ridotta perché possiamo generare tali tessuti in laboratorio che assomigliano sufficientemente alle loro controparti naturali.
Il dottor Newman ha dichiarato: “Inoltre, questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il modo in cui studiamo e comprendiamo le malattie. Creando modelli accurati di tessuti malati, possiamo osservare la progressione della malattia e le risposte al trattamento in un ambiente controllato. Speriamo che questo possa un giorno portare a trattamenti più efficaci e persino a cure per malattie che attualmente sono difficili da affrontare”.
Il professor Tam del CMR ha dichiarato: “In passato, le cellule staminali venivano coltivate per generare molti tipi di cellule, ma non potevamo controllare come si differenziano e si assemblano in 3D”.
“Con questa tecnologia di bioingegneria, ora possiamo dirigere le cellule staminali per formare specifici tipi di cellule e organizzare correttamente queste cellule nel tempo e nello spazio, ricapitolando così lo sviluppo dell’organo nella vita reale”.
I ricercatori sperano che la ricerca abbia il potenziale per trattare la perdita della vista causata da condizioni come la degenerazione maculare e malattie ereditarie che causano la perdita di cellule dei fotorecettori retinici.
Il professor Tam ha detto: “Se riusciamo a generare un patch di cellule mediante la bioingegneria e vedere come funziona l’intero sistema, allora possiamo studiare terapie che utilizzano cellule funzionali per sostituire le cellule dell’occhio che sono state perse a causa della malattia”.
“Avrebbe un grande impatto se riuscissimo a trasportare cellule sane negli occhi. Indipendentemente dal fatto che la macula (l’area della retina responsabile della visione centrale) sia stata persa a causa di una malattia ereditaria o di un trauma, il trattamento sarebbe lo stesso.
“L’idea di trattare malattie genetiche rare e migliorare la qualità della vita in questo modo è incoraggiante. Ci aspettiamo che questo lavoro porti a terapie avanzate che possono essere messe in pratica”.
Il team si concentrerà successivamente sulla promozione della tecnica di stampa 3D per far avanzare il campo della medicina rigenerativa e potenzialmente nuovi approcci terapeutici per molte malattie.
I membri del gruppo di ricerca includevano Hala Zreiqat, Patrick Tam, Peter Newman, Queenie Yip, Pierre Osteil, Tim Anderson, Jane Sun, Daryan Kempe, Mate Biro e Jae-Won Shin.
Il loro recente articolo è stato pubblicato in Scienza avanzata.
DIVULGAZIONE:
Gli autori non dichiarano interessi concorrenti. Lo studio è stato finanziato dall’Australian Postgraduate Award Scholarship, Australian Endeavour Award e Cardiovascular Institute ECR grant (PLHN), The Australian National Health and Medical Research Council, National Institutes of Health Grant No. R00-HL125884 (J-WS), NHMRC Senior Principal Research Fellowship (APP1110751) (PPLT) e NHMRC Senior Research Fellowship 610 (APP1107470), NHMRC project grant (HZ) e NHMRC Project grant (APP1139515) e Australian Research Council ITTC IC170100022 (HZ).
Fonte: Università di Sidney
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