Organoidi & Bioingegneria

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.

 

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occhio

Realizzato il primo modello di occhio tridimensionale usando cellule prelevate dal paziente. Sarà importante per lo studio delle interazioni con l’ambiente esterno

Quanto è fastidioso quando qualcuno entra in camera nostra la mattina per svegliarci e spalanca gli scuri inondando di luce la stanza? In quel momento vorremmo riaffondare la testa nel cuscino perché il fastidio provocato dalla luce costituisce la prima interazione tra i nostri occhi e l’ambiente circostante. Infatti, prima ancora di vedere ciò che abbiamo intorno - e chi ci ha svegliato - gli occhi registrano lo stimolo luminoso.

Organoidi

I nuovi laboratori saranno allestiti grazie al progetto PreCanMed e saranno adibiti allo studio dei tumori e alla sperimentazione di nuovi farmaci

Può accadere che, nel corso di un documentario particolarmente interessante sull’origine della vita, venga proposto un video che ripercorre tutte le fasi di sviluppo di un individuo, dallo zigote alla blastocisti fino all’embrione vero e proprio. Negli ultimi anni se ne sono visti talmente tanti che si tende a dimenticare quanto duro lavoro sia costato sollevare il coperchio di ogni fase e identificare i passaggi chiave tramite i quali un pugno di cellule indifferenziate diventano un essere umano. Gran parte del merito della scoperta viene dai modelli cellulari, senza i quali le nostre conoscenze sarebbero molto lacunose. Ed oggi gli organoidi sono i modelli cellulari del futuro, il microscopio con cui i ricercatori contano di poter osservare dall’interno il complesso e temuto processo che porta alla formazione di un tumore.

Organoidi, nuova dimensione dei modelli cellulari

 Il loro impiego copre i principali campi di ricerca, dall’identificazione di nuovi biomarcatori prognostici, allo sviluppo di nuovi farmaci mirati fino alla previsione della riposta alle terapie. 

Col termine “organoidi” sono state definite quelle strutture multicellulari tridimensionali in grado di riprodurre l’architettura di organi e tessuti umani permettendo così lo studio di un ampio spettro di condizioni cliniche che va dalle patologie autoimmuni al cancro, e, al contempo, dando modo ai ricercatori di investigare la risposta ai nuovi farmaci, con particolare attenzione ai loro effetti collaterali.  In estrema sintesi, potremmo asserire che gli organoidi si stiano affermando come i modelli cellulari del nuovo millennio, dal momento che essi sono il più raffinato prodotto di un sapiente utilizzo delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) e delle cellule staminali adulte, grazie a cui gli organoidi hanno potuto trovare sbocco nel campo della ricerca.

Stampa organi 3D

Un rivoluzionario sistema di stampa favorisce il passaggio di ossigeno e nutrienti anche in modelli d’organo complessi come polmone e fegato

Che la stampa 3D potesse calcare il palcoscenico della medicina rigenerativa era chiaro agli occhi di tutti ma che potesse giungere ad ottenere in tempi così rapidi una parte da protagonista non era esattamente scontato. Quello che, fino a pochi anni fa, poteva dare l’impressione di essere un hobby ingegneristico o un giochetto da nerd, è diventato un sofisticato strumento di ricerca dalle enormi potenzialità al quale i ricercatori di tutto il mondo guardano con profondo interesse. Una solida testimonianza di questo cambiamento di rotta proviene dai risultati di una ricerca israeliana che ha portato alla stampa 3D di un cuore a partire dalle cellule staminali del paziente.

Con il contributo incondizionato di

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