CHE COS'È UN ORGANOIDE?

Strutturalmente meno complessi di un organo, ma decisamente più rappresentativi di un ammasso di cellule disposte su una piastra da laboratorio. Gli organoidi sono definibili come aggregati di cellule che assumono spontaneamente una precisa conformazione tridimensionale, finendo con l’assomigliare a organi in miniatura. La capacità delle cellule che li compongono di organizzarsi e distribuirsi ordinatamente, ripercorrendo i passaggi più importanti del processo di organogenesi, li ha resi dei modelli cellulari in 3D impareggiabili per conseguire informazioni nuove sullo sviluppo dei vari organi e sulle interazioni tra i tessuti che li formano.

Grazie agli organoidi lo studio della biologia dello sviluppo è cambiata radicalmente dal momento che essi hanno permesso ai ricercatori di guardare ai processi di embriogenesi di organi come il cervello, il fegato o il pancreas in modo rivoluzionario. Pur essendo strutture piccole - non superano generalmente i pochi centimetri - gli organoidi possono essere formati da cellule prelevate direttamente dai pazienti e, pertanto, si configurano come elementi indispensabili per capire che cosa accade a un organo quando viene aggredito da una malattia come il cancro. Inoltre, i ricercatori stanno pensando di poterli sfruttare per valutare l’impatto in termini di tossicità di un nuovo farmaco sulla fisiologia dei vari organi e, pertanto, auspicano che gli organoidi diventano presto un anello utile nella catena di sviluppo di terapie mirate contro il cancro e molte altre patologie croniche o autoimmuni.

Lo studio degli organoidi è solo all’inizio e la ricerca biomedica ha già fatto molti progressi: sarà fondamentale comprendere i meccanismi per favorire una buona innervazione e vascolarizzazione di questi mini-organi, al fine di rendere sempre più realistiche le loro condizioni di sviluppo. Inoltre, occorre che il flusso dei fluidi e dell’ossigeno e le stimolazioni meccaniche a cui sono sottoposti ricordino quelle a cui sono soggetti gli organi originali. Tuttavia, il bagaglio nozionale desumibile da questi strabilianti modelli cellulari tridimensionali è molto maggiore - e molto più accurato - di quello dato dalle classiche colture in piastra. Per questo, non si può escludere che un domani gli organoidi possano svolgere un ruolo importante nel trapianto di organi interi.

LA BIOINGEGNERIA

Metodologie tipiche dell’elettronica, dell’informatica, della meccanica e della chimica per progettare soluzioni innovative al servizio delle scienze biomediche: la bioingegneria raccoglie al suo interno un mondo all'avanguardia che comprende sinapsi artificiali, organ-on-a-chip, stampa 3D e inchiostri biologici e molto altro ancora. È una disciplina giovane e opera in diversi ambiti per migliorare la conoscenza dei sistemi biologici e per sviluppare tecnologie e dispositivi per diagnosi, terapia, riabilitazione.

 

blastocisti

Il progetto Human Cell Development Atlas realizzerà una mappa di tutti i tipi e stati cellulari presenti nel corpo umano durante lo sviluppo: dalla fertilizzazione della cellula uovo alla nascita

Nel 1990, con il Progetto Genoma Umano l’uomo ha iniziato un lungo viaggio di esplorazione alla scoperta di se stesso. Nel 2016 ne è cominciato un altro, forse ancora più ambizioso. Il progetto Human Cell Atlas (HCA) mira a realizzare una mappa di riferimento degli oltre 37 mila miliardi di cellule che compongono il corpo umano. All’interno di questa nuova avventura scientifica è nato il programma Human Cell Development Atlas (HCDA), con un obiettivo, stavolta, addirittura titanico: ottenere una mappa di tutte le cellule nella fase più precoce dello sviluppo embrionale e fetale. La descrizione del progetto è stata riportata a settembre su Nature.

Stampa 3D

Il modello, stampato in 3D, contiene sia le cellule del tumore prelevate dai pazienti sia quelle dello stroma circostante. È il primo con una rete di vasi sanguigni perfusibili

La maggior parte dei farmaci sviluppati e testati in fase preclinica in laboratorio non supera lo scoglio degli studi clinici per mancanza di efficacia. Viceversa, molecole potenzialmente efficaci non raggiungono mai l’applicazione clinica, perché non funzionano in laboratorio. Per colmare quello che in tanti definiscono un "gap traslazionale", i ricercatori dell’università di Tel Aviv hanno realizzato un nuovo modello 3D di glioblastoma – il più letale tra i tumori al cervello. Questa versione supera in qualità le precedenti poiché contiene sia le cellule del tumore che quelle del tessuto circostante, e una rete vascolare in grado di veicolare sostanze e farmaci all’interno. La ricerca, pubblicata recentemente su Science Advances, apre la strada a una nuova generazione di modelli 3D per i test in vitro di farmaci e terapie personalizzate.

Alessandro Rosa

Uno studio italiano combina le conoscenze sulle iPSC, l’utilizzo dell’editing genomico e degli organoidi per fare luce sulla malattia. Lo spiega il prof. Alessandro Rosa dell’Università degli Studi di Roma La Sapienza

La sindrome dell’X fragile è una delle più conosciute cause di ritardo mentale e riguarda il sesso maschile poiché causata dalle mutazioni di un gene posto sul cromosoma X. Tuttavia, sebbene il suo punto di origine sia stato identificato, i meccanismi che provocano la malattia sono tutti da indagare e, per questa ragione, un gruppo di ricerca italiano sta facendo affidamento non solo sulle cellule staminali e sull’editing del genoma ma anche su modelli cellulari avanzati come gli organoidi. Lo studio è stato pubblicato a maggio sulla rivista Cell Death & Disease.

tumoroidi

Prima nel suo genere, la piattaforma di organoidi creata in Olanda deriva dalle cellule delle pazienti affette dal tumore della cervice uterina e apre nuovi scenari di medicina personalizzata

La scarsità di modelli cellulari per testare i farmaci e studiare l’infezione da papilloma virus, principale fattore di rischio per  il tumore al collo dell’utero, è uno dei maggiori ostacoli alla ricerca di uno dei tumori più letali al mondo per le donne. Un team dell’università di Utrecht (Olanda) ha descritto un nuovo metodo per la derivazione di organoidi 3D e ha generato, per la prima volta, una piccola banca di "tumoroidi", un tipo di organoidi formati dalle cellule tumorali dei pazienti. Questi tumoroidi permetterebbero di testare i farmaci in vitro su gruppi specifici di pazienti, aprendo le porte a future strategie di medicina personalizzata. Lo studio è stato pubblicato ad aprile sulla rivista Cell Stem Cell.

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