Un team europeo di ricercatori ha sviluppato con successo un nuovo modello vivente del fegato umano. I risultati sono particolarmente promettenti per quanto riguarda la sperimentazione rapida di farmaci nuovi o comuni per il trattamento delle malattie del fegato.
La piattaforma di coltura tissutale 3D è abilitata da matrici massivamente parallele di canali di idrogel di microperfusione stampati in 3D ad alta risoluzione che imitano funzionalmente i vasi sanguigni del fegato umano. La piattaforma supporta una coltura a lungo termine di modelli di fegato con dimensioni di diversi millimetri a densità cellulari fisiologicamente rilevanti, cosa difficile da ottenere con altri metodi. Credito immagine: DTU Health Tech.
La malattia del fegato grasso sta esplodendo a livello globale e colpisce circa il 30% delle persone nei paesi occidentali. Oltre all’alcol, l’obesità e il diabete sono tra i fattori di rischio più dominanti.
“C’è un’enorme attenzione nel vedere se c’è qualcosa che si può fare per inibire questa esplosione di malattie del fegato grasso dal punto di vista medico”, afferma il professor Niels Bent Larsen della DTU Health Tech.
Insieme a colleghi provenienti da Norvegia, Svezia, Germania e Repubblica Ceca, il suo team della DTU Health Tech ha sviluppato una nuova tecnologia che potrebbe accelerare il processo di ricerca di nuovi farmaci per combattere le malattie del fegato. I loro risultati hanno appena pubblicato sulla rivista Acta Biomaterialia.
“Per trovare nuovi farmaci in modo efficiente, hai bisogno di modelli, e tu vuoi che lo facciano imitare la cosa reale – la sua struttura e funzione – il più fedelmente possibile. Quindi, quello che abbiamo fatto nei nostri laboratori è stato creare un vero e proprio mini fegato. Fondamentalmente, stampiamo in 3D un fascio di vasi sanguigni artificiali e versiamo cellule epatiche vive tra di essi”.
“Poiché i lati di questi vasi sanguigni artificiali sono molto vicini tra loro, possiamo fornire alle cellule del fegato le stesse condizioni che hanno all’interno del nostro fegato. Inviando liquidi con nutrimento e ossigeno attraverso i vasi sanguigni artificiali, possiamo mantenerli in funzione per mesi come un tessuto fuso simile al fegato con funzioni epatiche conservate”.
Il modello ricrea l’ambiente reale
Il fegato umano è costituito da minuscole unità chiamate acini (plurale di acino), che hanno zone che svolgono funzioni diverse e necessitano di diverse quantità di ossigeno e nutrimento. La zona più vicina all’afflusso di sangue riceverà più ossigeno, il che supporta la conversione dell’energia e la regolazione dei livelli di zucchero nel sangue ed è fondamentale per lo studio delle malattie metaboliche.
Le cellule del fegato consumano l’ossigeno presente nel sangue che scorre attraverso l’acino, quindi la zona più lontana dall’afflusso di sangue riceve molto meno ossigeno. Questa è la sede dei processi enzimatici che convertono le tossine e i farmaci che arrivano dall’intestino tenue in composti più sicuri, ma anche i sottoprodotti tossici che possono uccidere le cellule del fegato provocando danni permanenti al fegato.
Gli attuali metodi per modellare il fegato tendono a perdere rapidamente le loro caratteristiche. Inoltre, non hanno zone con diversi livelli di ossigeno e funzioni, necessarie se si desidera testare realisticamente come il fegato risponde ai diversi farmaci.
I ricercatori hanno testato il modo in cui il comune antidolorifico paracetamolo influenzava le cellule a diversi livelli di ossigeno e hanno visto che le cellule nella zona a basso ossigeno erano più sensibili al farmaco. Poiché il paracetamolo viene elaborato solo in questa zona, è un buon indicatore del fatto che si dispone di un modello di fegato vitale.
Hanno anche esaminato le proteine prodotte dalle cellule e hanno visto che la loro distribuzione tra le zone corrispondeva a quella degli acini del fegato umano.
“Per quanto ne so, il nostro modello è l’unico in circolazione in grado di ricreare questo ambiente reale solo facendo in modo che le cellule epatiche stesse producano il naturale cambiamento graduale di ossigeno e metaboliti attraverso l’acino.”
“Credo che sia una grande promessa il fatto che siamo stati in grado di creare tessuti reali e viventi che possiamo monitorare e sperimentare in 3D e in un ambiente che imita da vicino il vero fegato. Questo ci offre un enorme controllo e consentirà agli sviluppatori di farmaci di accelerare significativamente i test”, afferma Niels Bent Larsen.
Fonte: DTU
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
