ACS Biomaterials Science & Engineering, descrive modelli 3D naturali di tessuti umani propri al sistema nervoso centrale il cui studio potrebbe sostenere la ricerca nel campo delle malattie neurodegenerative e promuovere nuovi sviluppi farmacologici.
di MIT Technology Review Italia
Una squadra guidata da ricercatori della Tufts University ha sviluppato modelli 3D in coltura di tessuti umani propri al sistema nervoso centrale, capaci delle funzioni strutturali e funzionali del cervello e di sostenere un’attività neurale per un periodo di mesi.
Il nuovo modello è stato realizzato coltivando cellule ottenute da pazienti affetti da Alzheimer, Parkinson ed altre malattie, su di una matrice 3D in proteine della seta e collagene.
Modelli precedenti erano rimasti limitati dalla scarsa disponibilità di neuroni d’origine umana, dato che questo genere di tessuti viene raramente estratto da individui viventi.
Le cellule utilizzate per il nuovo modello sono state ottenute a partire da cellule staminali pluripotenti indotte (iPSCs), ovvero cellule artificialmente riportate a condizioni embrionali. La procedura è applicabile a qualunque tipo di cellula del corpo, come ad esempio cellule della pelle, e permette di riprogrammarle nel tipo di tessuto prescelto. I ricercatori hanno identificato le condizioni necessarie alle iPSC per differenziarsi negli svariati sottotipi di cellule neuronali e astrociti tipici di una rete neuronale.
La matrice in 3D così ottenuta, permette l’osservazione delle interazioni esistenti tra un numero di cellule neuronali più complesso e caratterizzato da una più corretta morfologia ed espressione di recettori e neurotrasmettitori. Gli scaffold in collagene e seta si sono dimostrati un ambiente ideale per la produzione di cellule dalla signatura genetica ed elettrica tipici dei tessuti neuronali.
I modelli di tessuto cerebrale in 3D sono nati da una collaborazione tra ingegneria e scienze mediche grazie a ricercatori della Tufts University School of Engineering, Tufts University School of Medicine, la Sackler School of Graduate Biomedical Sciences della Tufts, ed il Jackson Laboratory.
A differenza di organoidi simili al cervello realizzati in passato grazie iPSCs, la struttura porosa in 3D permette non solo un livello ottimale di ossigenazione e nutrimento di tutte le cellule, ma anche la possibilità di osservarne con chiarezza e in tempo reale le attività quali crescita, organizzazione e comportamento generale. Che si tratti di cellule ottenute da individui sani o da individui affetti da Alzheimer e Parkinson, il nuovo modello in 3D rappresenta una piattaforma di studio ideale.
I ricercatori prevedono di ottenere risultati sempre più dettagliati grazie allo studio dei modelli di tessuti in 3D con tecniche di imaging avanzate e andando ad aggiungere nuovi tipi di cellule come microglia e cellule endoteliali, per creare un modello dell’ambiente cerebrale sempre più completo.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati da ACS Biomaterials Science & Engineering, una rivista dell’American Chemical Society.
(lo)
