Riproduzione di organi tramite biostampa 3D: la svolta che salverà milioni di vite

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Ci sono organi che dopo una malattia, o un trauma, non si rigenerano e quindi non guariscono mai del tutto. Come il cervello, i cui neuroni una volta morti non si riproducono (infatti sono tanti, ma sono in numero limitato), ed anche il cuore, che dopo una malattia o dopo un infarto del miocardio si “aggiusta”, è vero, ma con tessuto fibrotico che non sostituisce le cellule cardiache che hanno subito danni.

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Bioprinting – Wyss Institute

E’ stato stimato che negli Stati Uniti ogni anno muoiono oltre 650 mila persone per malattie cardiache, e non sono necessariamente adulti, anzi tra queste persone ci sono molto bambini. Tra coloro che alla fine non riescono a sopravvivere, ci sono anche circa 3.500 persone con condizioni cardiache critiche che attendono un trapianto che non arriverà mai.

Per questo motivo molti studi medico/scientifici hanno tentato in vari modi di ricreare in laboratorio del tessuto che possa sostituire quello cardiaco in modo da poter salvare quelle persone che, sebbene non abbiano tempo di attendere un cuore nuovo, potranno però ricevere una sorta di “parti di ricambio” tissutali ricreate in laboratorio.

Tessuto cardiaco biostampato in 3D: le nuove frontiere della ricerca

Un team di scienziati, guidato da Jennifer Lewis al Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard e alla Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), si è dato da fare per cercare una soluzione a questo problema sviluppando una serie di tecnologie ingegneristiche che ha permesso loro di imitare l’allineamento degli elementi contrattili del cuore.

Per far questo sono stati utilizzati dei cosiddetti bioink con blocchi costitutivi di organi contrattili densamente imballati (OBB) composti da cardiomiociti derivati Da cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo (hiPSCs-CM), riuscendo così a stampare fogli di tessuto cardiaco in allineamento complesso e vario. Questi fogli hanno un’organizzazione e una funzionalità simili a quelle dei veri strati del muscolo cardiaco umano. Questa scoperta, i cui risultati sono pubblicati su Advanced Materials, potrebbero consentire in futuro lo sviluppo di uno spesso tessuto muscolare umano multistrato con proprietà contrattili più fisiologiche.

In poche parole, del tessuto cardiaco sintetico che tuttavia potrà essere usato al posto di cuori trapiantati per dare speranza a quelle persone che non hanno possibilità di ricevere un cuore nuovo ma che non dovranno morire per questo.

Essere in grado di imitare efficacemente l’allineamento del sistema contrattile del cuore attraverso la sua intera gerarchia dalle singole cellule al tessuto cardiaco più spesso composto da più strati è fondamentale per generare tessuto cardiaco funzionale per la terapia sostitutiva” – ha affermato Jennifer Lewis, autrice senior e membro della Wyss Core Faculty.

Lo studio si basa sulla piattaforma di bioprinting 3D del team di Lewis, nota come “scrittura biologica nel tessuto funzionale” (SWIFT), che ha permesso loro di creare costrutti di tessuto cardiaco che hanno le tipiche densità cellulari elevate del normale tessuto cardiaco, utilizzando sofisticate capacità di bioprinting 3D. L’approccio fa uso di blocchi di costruzione di organi cardiaci (OBB) preassemblati composti da iPSC-CM e consente loro di affrontare un’altra grande sfida di ingegneria dei tessuti: l’introduzione di una rete vascolare di supporto del sangue utilizzando inchiostri biologici.

Il risultato migliore degli sforzi di ingegneria dei tessuti sarebbe un trapianto di cuore di un intero organo, ma il nostro approccio potrebbe consentire contributi ad applicazioni più immediate. Potrebbe essere utilizzato per generare più modelli di malattie fisiologiche e creare cerotti miocardici altamente architettati che, come i blocchi LEGO®, potrebbero essere utilizzati per sostituire una cicatrice specifica del paziente dopo un infarto“, ha affermato Ahrens, un altro degli scienziati che ha preso parte allo studio. “Allo stesso modo, potrebbero essere adattati per rattoppare i buchi specifici del paziente nel cuore dei neonati con difetti cardiaci congeniti. In teoria, questi cerotti potrebbero anche svilupparsi con il bambino e non dover essere sostituiti man mano che il bambino cresce“.

FONTE: WYSS INSTITUTE