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.

 

Organoide retinico

Pubblicata su Cell Stem Cell la prima consensus sulla definizione di organoidi e sulla loro classificazione. Lo scopo è di unificare e accelerare i progressi in questo innovativo settore

Gli organoidi sono uno dei modelli più innovativi in uso nella ricerca biomedica, poiché riproducono in vitro la struttura tridimensionale di organi e tessuti umani. Ma quale è il confine tra una coltura cellulare 3D e un organoide? I ricercatori dell’Università di Utrecht (Olanda) - che è stata anche la culla dei primi organoidi - lo hanno chiesto a più di 60 esperti del settore da tutto il mondo. Le risposte hanno permesso di raggiungere una consensus sul concetto di organoide e di proporre un sistema coerente per la classificazione e nomenclatura. La nuova definizione servirà a rendere più facile lo scambio di informazioni tra gli scienziati, la riproducibilità dei risultati e il progresso scientifico. L’articolo è stato pubblicato lo scorso 6 maggio sulla rivista Cell Stem Cell.

Alveoli polmonari

È la più sottile barriera alveolare polmonare realizzata in laboratorio con la biostampa 3D. Servirà a testare l’efficacia di farmaci e vaccini contro i virus respiratori

Le malattie respiratorie, non da ultima COVID-19, rendono sempre più necessario lo studio di modelli cellulari per testare i farmaci in vitro. Ma, per la sua peculiare struttura, il tessuto polmonare è uno dei più complessi da ricreare in laboratorio. Un gruppo di ricerca dell’università di Pohang, in Corea del Sud, ha realizzato con la biostampa 3D la più sottile barriera alveolare artificiale al mondo: spessa solo 10 micrometri. Essa riproduce, strato dopo strato, la struttura e le funzioni della sottilissima membrana che riveste gli alveoli polmonari e permette gli scambi gassosi tra l’aria e il sangue. Il modello ha anche risposto all’infezione con un virus respiratorio in maniera simile all’organo originale. Lo studio è stato pubblicato a marzo su Advanced Science.

Cancer-on-a-chip

Progettato negli Stati Uniti un sistema miniaturizzato 3D per testare l’efficacia di farmaci immunoterapici contro i tumori. I ricercatori lo hanno sperimentato su cellule di tumore al seno

L’obiettivo dell’immunoterapia oncologica è di indirizzare e potenziare la normale attività antitumorale del sistema immunitario per riuscire a vincere la battaglia contro alcuni tumori. Ma non sempre queste strategie si rivelano efficaci poiché la risposta dei pazienti è molto variabile. Un team di ricercatori statunitense ha messo a punto la tecnologia "cancer-on-a-chip" che consente di visualizzare in tempo reale e studiare come i farmaci immunoterapici influenzano l’interazione tra sistema immunitario e cellule tumorali. Si tratta di un "bioreattore in miniatura" che permette di generare degli "immuno-avatar" con le cellule dei pazienti stessi e di testare rapidamente un grande numero di farmaci per studiare la risposta alle immunoterapie. Lo studio è stato condotto su cellule di tumore al seno ed è stato pubblicato a febbraio sulla rivista Small.

Organoidi

Il progetto "HCA|Organoid" realizzerà un atlante degli organoidi umani per la ricerca biomedica e la medicina rigenerativa, servirà anche a perfezionare i protocolli per la loro derivazione

La versione iniziale del primo "Organoid Cell Atlas" sarà disponibile già nei prossimi due anni. Si tratta di un catalogo open access degli organoidi umani, le repliche in miniatura degli organi realizzate in laboratorio. Il progetto, finanziato dal programma europeo Horizon 2020 e descritto su Nature Biotechnology lo scorso dicembre, nasce all’interno dello "Human Cell Atlas (HCA)", una collaborazione internazionale che dal 2016 crea mappe di riferimento complete di tutte le cellule umane. L’atlante fornirà gli strumenti per validare e migliorare i modelli cellulari a tre dimensioni come base per la ricerca biomedica, la diagnosi e il trattamento, e permetterà di confrontare gli organoidi con i tessuti primari di riferimento.

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