Ingegneria tissutale per mitigare l’impatto negativo delle malattie e dei disturbi digestivi
Modelli funzionali in vitro di tessuti epiteliali sono elementi chiave nella ricerca biologica di base, nella modellizzazione della malattia, nella scoperta di farmaci e nella medicina rigenerativa o personalizzata. Le applicazioni cliniche di ingegneria tissutale sono ostacolate dal rischio di infezione batterica a causa della mancanza di tessuti ingegnerizzati epiteliali funzionali. Nel caso dell’epitelio dell’intestino tenue, sono necessari modelli in vitro funzionali per prevedere accuratamente la capacità d’assorbimento dei farmaci somministrati per via orale. Strategie ingegneristiche prive di problemi per la microfabbricazione «L’obiettivo finale di COMIET è quello di progettare modelli tissutali epiteliali intestinali che simulino le caratteristiche fisiologiche riscontrate all’interno del tessuto intestinale umano in vivo», afferma la prof.ssa Elena Martinez, leader del progetto del CER. Per raggiungere questo obiettivo, un approccio sperimentale combinerà tecniche di microfabbricazione, componenti di ingegneria tissutale e le caratteristiche auto-organizzanti degli organoidi intestinali. Ad oggi, il team del progetto ha impostato una semplice strategia per microfabbricare strutture 3D simili a villi su materiali molto morbidi. Il modello 3D mostra parametri funzionali più vicini al tessuto fisiologico rispetto ai tradizionali sistemi di coltura piatti in monostrato. Ciò migliorerà la prevedibilità dell’assorbimento dei farmaci, ad esempio. I risultati sono stati presentati per la pubblicazione e costituiscono la base di una tesi di dottorato. Secondo la prof.ssa Martinez, i ricercatori hanno sviluppato una strategia per «aprire» gli organoidi intestinali a struttura 3D chiusa. L’obiettivo è quello di formare monostrati che ricoprano i substrati piatti e le impalcature 3D fabbricate dal progetto. I risultati sono stati avanzati nel corso dell’Organoids EMBO I EMBL Symposium 2016 e presto saranno pubblicati. I partner del progetto hanno inoltre dimostrato che l’architettura 3D dei villi ha un impatto diretto sull’adesione dei batteri e sul potenziale di invasività. Modelli intestinali umani in vitro che riproducono fedelmente il comportamento in vivo La prof.ssa Martinez spiega che il risultato più significativo di COMIET sarà dimostrare che le strategie ingegneristiche possono essere utilizzate con successo per fornire cellule staminali epiteliali intestinali con indizi fisici e biochimici che guidano la loro compartimentazione, formazione di barriera e rinnovamento come in vivo. «Qualora questo concetto venga dimostrato con successo, un simile approccio potrebbe essere utilizzato anche per simulare altri tessuti epiteliali con geometrie complesse quali reni, pelle o polmoni», afferma. Nel campo della ricerca di base, gli utenti finali beneficeranno di un sistema che riassume le principali caratteristiche fisiologiche del tessuto in vivo. Di conseguenza, esso è utilizzabile in studi di sviluppo, ma anche come modello in vitro di malattie umane. Le persone coinvolte in screening farmacologici, assorbimento di farmaci e test di tossicologia beneficeranno anche di un sistema che migliora la prevedibilità delle analisi correnti. «L’obiettivo è che COMIET apra nuove vie di ricerca nelle malattie intestinali umane», conclude la prof.ssa Martinez. «I pazienti, alla fine, trarranno vantaggio dai risultati del progetto, in quanto il sistema è utilizzabile per strategie di medicina personalizzata».
Parole chiave
COMIET, tessuti epiteliali, modellizzazione in vitro, microfabbricazione, ingegneria tissutale
