Tessuti embrionali su chip

Sviluppato, grazie a tecniche di microfluidica, un metodo per stimolare cellule staminali umane a organizzarsi in strati ordinati di diversi tipi.

di MIT Technology Review Italia

Nature pubblica i risultati di uno studio condotto da ricercatori della Ecole Polytechnique Fédérale de Lausann (EPFL) in cui sono riusciti a simulare aspetti della formazione dell’embrione in vitro a partire da cellule staminali embrionali. La ricerca è stata diretta da Matthias Lütolf, professore a capo dell’istituto di bioingegneria e direttore dell’EPFL Laboratory of Stem Cell Bioengineering.

L’utilizzo di embrioni umani per la ricerca si accompagna a molti dibattiti etici, ma il fatto rimane che poter approfondire le conoscenze della biologia umana porterebbe grandi benefici. Una soluzione al dilemma sarebbe la ricerca in vitro, che ha dato buoni risultati con tessuti adulti, ma modellare i primi processi di sviluppo dell’embrione umano non è risultato altrettanto semplice.

Un problema chiave nella costruzione di tessuti in laboratorio è come presentare alle cellule in coltura, al momento giusto e nella corretta dose, le molecole chiamate morfogeni, responsabili di governare i processi di sviluppo dei tessuti. Per svilupparsi correttamente, le cellule staminali di un embrione in via di sviluppo ricevono da delle ‘centraline di controllo’ una gamma altamente dinamica di concentrazioni di morfogeni . Questo gradiente di morfogeni indica alle cellule staminali in quale tipo di cellula e tessuto specializzato trasformarsi.

Il metodo sviluppato espone le cellule staminali embrionali umane in coltura a gradienti di morfogeni imitando le condizioni di vita reale della gastrulazione – una fase iniziale dell’embrione in via di sviluppo che vede le cellule iniziare a specializzarsi. Il metodo prevede la crescita delle cellule staminali in un dispositivo microfluidico, un chip con piccoli canali che consentono il controllo preciso di minime quantità di fluido. I ricercatori hanno coltivato cellule staminali in una camera di coltura sul chip microfluidico e sono stati in grado di esporle a gradienti di concentrazione attentamente controllati di morfogeni diversi. le cellule si sono sviluppate e organizzate con successo in domini di diversi tipi, a seconda della concentrazione a cui erano esposte, come avviene all’interno del corpo. Il risultato conseguito apre le porte alla coltura controllata di specifici tessuti umani in laboratorio.

Il nuovo metodo comporterà vantaggi per la medicina rigenerativa ed offrirà nuove possibilità per i test dei farmaci. La scienza potrà studiare più a fondo la biologia dello sviluppo e creare alternative alla sperimentazione animale. Il gruppo sta anche già collaborando con enti come l’ospedale universitario di Losanna (CHUV) alla creazione di organoidi da cellule dei pazienti, con la prospettiva di poter, un giorno, generare interi organi da utilizzare per i trapianti.

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