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.

 

Organoidi

Il progetto della dott.ssa Paola Occhetta, del Politecnico di Milano, mira a sviluppare “organi su chip” intelligenti e meccanicamente attivi

Con un poker di ben quattro ERC Starting Grant 2022 il Politecnico di Milano si colloca al primo posto nella classifica delle Università italiane con progetti Horizon Europe finanziati dall’Unione europea. Un primato che il polo accademico milanese accoglie con orgoglio e che è stato reso possibile grazie al lavoro di Paolo Ferrari, Margherita Maiuri, Gianvito Vilé e Paola Occhetta. Quest’ultima, in particolare, ha sviluppato un interessante progetto per la messa a punto di “organi su chip” intelligenti e meccanicamente attivi, da utilizzare come piattaforme per l’identificazione dei meccanismi alla base della degenerazione e rigenerazione del tessuto cardiaco e muscolo-scheletrico.

Utero

Il sistema modello permette di studiare da vicino alcune malattie della placenta, come la malaria placentare, che riduce l’apporto di glucosio al feto con gravi conseguenze sul suo sviluppo

Un gruppo di ricercatori dell’università della Florida ha messo a punto una placenta su chip per simulare lo scambio di nutrienti tra le cellule della madre e del feto, attraverso una rete di micro-canali e un gel di collagene, per comprendere i meccanismi fisiopatologici alla base della malaria placentare causata dal parassita Plasmodium falciparum. Conseguenze di questa malattia possono essere nascita prematura, rischio di aborto e sofferenza fetale: sono responsabili della morte di quasi 200.000 neonati all’anno. Il chip ricostruisce i processi biochimici che avvengono quando i globuli rossi infetti entrano in contatto con lo strato esterno della placenta e ostacolano il passaggio dei nutrienti dal sangue materno al feto. I risultati sono stati pubblicati lo scorso settembre su Scientific Reports.

Cellule staminali

I ricercatori hanno scoperto come indurre le cellule staminali a formare gli aggregati sferici precursori degli organoidi veri e propri, riducendo tempi e costi di produzione

Sono passati più di dieci anni dal primo intestino in miniatura, prodotto in laboratorio a partire dalle cellule staminali che ricoprono la parete intestinale. Poco più che un ammasso di cellule, ma con un lume interno e strutture simili ai villi e alle cripte intestinali. Era solo l’inizio del nuovo entusiasmante percorso di ricerca sugli organoidi – modelli cellulari che riproducono nelle tre dimensioni un organo umano in miniatura, per testare la risposta a un farmaco o l’origine di una malattia. I ricercatori del Childern’s Hospital Medical Center di Cincinnati (Stati Uniti) hanno messo a punto un metodo per superare le sfide che ancora ostacolano la produzione su larga scala degli organoidi. L’articolo è stato pubblicato a giugno su Stem Cell Reports.

metastasi

Prof. Giovanni Blandino (Roma): “L’obiettivo è creare organoidi della lesione metastatica su cui testare i farmaci più adatti contro le metastasi del cancro al seno” 

Nella scena di un vecchio film di fantascienza il protagonista si trova al cospetto di un tale affetto da un tumore la cui rappresentazione è data da un piccolo individuo senziente. Si tratta di una scelta registica che sciocca e sorprende, pur rendendo in maniera calzante la peculiarità del cancro: quella di moltiplicarsi rapidamente e propagarsi ad altre sedi dell’organismo. La parola “metastasi”, infatti, significa proprio “andare oltre, cambiare sede”. Comprendere in che modo arrestare l’avanzata delle metastasi richiede risorse di ultima generazione, fra cui gli organoidi. A spiegare il valore di questi avanzati modelli cellulari nella lotta al cancro è il prof. Giovanni Blandino, Direttore dell’Unità di Ricerca Traslazionale Oncologica dell’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena (IRE) di Roma e supervisore di uno studio sul tema pubblicato a luglio sulla rivista Molecular Cancer.

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