Nuovo metodo un passo avanti verso la futura stampa 3D di tessuti umani

Jun 19, 2023

11 agosto 2023

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dall'Università di Sydney

Un team di bioingegneri e scienziati biomedici dell’Università di Sydney e del Children’s Medical Research Institute (CMRI) di Westmead ha utilizzato la stampa fotolitografica 3D per creare un ambiente complesso per l’assemblaggio di tessuti che imita l’architettura di un organo.

I team erano guidati dalla professoressa Hala Zreiqat e dal dottor Peter Newman della Scuola di ingegneria biomedica dell'Università di Sydney e dal biologo dello sviluppo, il professor Patrick Tam, che dirige l'Unità di ricerca sull'embriologia del CMRI. Il loro articolo è stato pubblicato su Advanced Science.

Utilizzando metodi di bioingegneria e di coltura cellulare, la tecnica è stata utilizzata per istruire le cellule staminali derivate da cellule del sangue o della pelle a diventare cellule specializzate che possono assemblarsi in una struttura simile ad un organo.

Similmente a come la puntina di un giradischi percorre i solchi del vinile per creare musica, le cellule utilizzano proteine ​​posizionate strategicamente e trigger meccanici per navigare attraverso il loro intricato ambiente, replicando i processi di sviluppo. L'ultima ricerca del team ha utilizzato segnali meccanici e chimici microscopici per ricreare le attività cellulari durante lo sviluppo.

La professoressa Hala Zreiqat ha dichiarato: “Il nostro nuovo metodo funge da manuale di istruzioni per le cellule, consentendo loro di creare tessuti che sono meglio organizzati e assomigliano più da vicino alle loro controparti naturali. Questo è un passo importante verso la possibilità di stampare in 3D tessuti e organi funzionanti. "

Il dottor Newman ha detto che costruire tessuti a partire dalle cellule richiede istruzioni dettagliate, non dissimili dalla costruzione di un edificio da molte parti diverse: "Immaginate di provare a costruire un castello di Lego spargendo casualmente i blocchi su un tavolo e sperando che cadano nel posto giusto. . Anche se ogni blocco è progettato per connettersi con gli altri, senza un piano chiaro, probabilmente ti ritroveresti con qualcosa che assomiglia più a una grande pila di blocchi Lego sconnessi piuttosto che a un castello."

"Lo stesso si può dire della costruzione di organi e tessuti a partire dalle cellule: senza istruzioni specifiche, le cellule probabilmente si raggrupperebbero in modo imprevedibile all'interno di strutture errate. Ciò che abbiamo effettivamente fatto è creare un processo passo dopo passo che guida ogni elemento costitutivo esattamente dove dovrebbe andare e come dovrebbe connettersi con gli altri," ha detto il dottor Newman.

“In linea con questo approccio, il nostro lavoro recentemente pubblicato applica un nuovo metodo di stampa 3D per definire istruzioni per le cellule che le guidano nella formazione di strutture più organizzate e accurate. Attraverso questo, abbiamo creato un assemblaggio di grasso osseo che assomiglia alla struttura di ossa e un insieme di tessuti che assomigliano ai processi durante il primo sviluppo dei mammiferi."

La ricerca su tessuti complessi e strutture simili ad organi, noti come organoidi, aiuta i ricercatori a capire come gli organi si sviluppano e funzionano e come le malattie che colpiscono l'organo possono essere causate da mutazioni genetiche ed errori di sviluppo. Le conoscenze raccolte dallo studio consentono inoltre lo sviluppo di terapie cellulari e geniche per le malattie. La capacità di generare i tipi cellulari desiderati fornisce inoltre la capacità di produrre cellule staminali clinicamente rilevanti per scopi terapeutici.

La professoressa Hala Zreiqat ha affermato: "Oltre alla comprensione dell'intricato 'manuale di istruzioni' della vita, questo metodo ha immense implicazioni pratiche. Ad esempio, nella medicina rigenerativa, dove c'è un urgente bisogno di trapianti di organi, ulteriori ricerche che utilizzino questo approccio potrebbero facilitare la crescita di tessuti funzionali in laboratorio. Immaginate un futuro in cui la lista d'attesa per i trapianti di organi potrebbe essere drasticamente ridotta perché possiamo generare tali tessuti in laboratorio che somigliano sufficientemente alle loro controparti naturali."