I ricercatori fanno passi avanti nella stampa 3D di tessuti umani funzionali

Jun 18, 2023

Sono ora aperte le candidature per i 3D Printing Industry Awards 2023. Chi sono i leader nella stampa 3D? Scoprilo il 30 novembre, quando i vincitori delle venti categorie verranno annunciati durante una cerimonia di premiazione dal vivo a Londra.

Un team di scienziati dell’Università di Sydney e del Children’s Medical Research Institute (CMRI) di Westmead ha sfruttato la stampa fotolitografica 3D per fabbricare tessuti umani funzionali che imitano accuratamente l’architettura di un organo.

I ricercatori hanno utilizzato tecniche di bioingegneria e di coltura cellulare per istruire le cellule staminali derivate dalle cellule del sangue e delle cellule della pelle a specializzarsi. Queste cellule specializzate possono quindi formare strutture simili ad organi.

Questo progetto è stato guidato dalla professoressa Hala Zreiqat e dal dottor Peter Newman dell'ingegneria biomedica dell'Università di Sydney, e dal professor Patrick Tam che dirige l'unità di ricerca sull'embriologia del CMRI. Il documento di ricerca del team, intitolato "Programmazione di modelli multicellulari con nicchie cellulari microstrutturate meccano-chimicamente", è stato pubblicato su Advanced Science.

Guardando al futuro, il gruppo di ricerca si concentrerà ora sullo sviluppo della propria tecnica per far avanzare il campo della medicina rigenerativa e perseguire nuovi trattamenti per una serie di malattie.

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

Un “manuale di istruzioni per le cellule”

Le cellule richiedono istruzioni dettagliate sotto forma di proteine ​​posizionate strategicamente e trigger meccanici per costruire i tessuti. Secondo il dottor Newman, senza queste istruzioni specifiche, è probabile che le cellule si raggruppino in modi imprevedibili e imprecisi.

Attraverso questa ricerca, gli scienziati hanno sfruttato una nuova tecnica di stampa fotolitografica 3D per generare microscopici segnali meccanici e chimici che guidano le cellule in strutture precise e organizzate simili a organi.

Questa tecnica è stata impiegata per creare con successo un assemblaggio osso-grasso che somiglia alla struttura ossea. Utilizzando questo metodo è stato anche fabbricato un insieme di tessuti che assomigliano ai processi durante lo sviluppo iniziale dei mammiferi.

“In passato, le cellule staminali venivano coltivate per generare molti tipi di cellule, ma non potevamo controllare il modo in cui si differenziavano e si assemblavano in 3D”, ha commentato il professor Tam. “Con questa tecnologia di bioingegneria, ora possiamo dirigere le cellule staminali per formare tipi cellulari specifici e organizzare queste cellule correttamente nel tempo e nello spazio, ricapitolando così lo sviluppo della vita reale dell’organo”.

Potenziali applicazioni mediche

Si spera che questa ricerca contribuisca a far progredire la comprensione di come gli organi si sviluppano e funzionano e di come le mutazioni genetiche e gli errori di sviluppo influenzano le malattie degli organi.

Inoltre, si ritiene che questo studio offra potenzialità per lo sviluppo della terapia cellulare e genica. In effetti, la capacità di produrre i tipi cellulari desiderati potrebbe facilitare la produzione di cellule staminali clinicamente rilevanti per usi terapeutici.

“Questo metodo ha immense implicazioni pratiche. Ad esempio, nella medicina rigenerativa, dove esiste un urgente bisogno di trapianti di organi, ulteriori ricerche che utilizzino questo approccio potrebbero facilitare la crescita di tessuti funzionali in laboratorio”, ha spiegato la professoressa Hala Zreiqat.

Il dottor Peter Newman ha aggiunto che “questa tecnologia potrebbe rivoluzionare il modo in cui studiamo e comprendiamo le malattie. Creando modelli accurati di tessuti malati, possiamo osservare la progressione della malattia e le risposte al trattamento in un ambiente controllato”.

I ricercatori sperano soprattutto che le loro scoperte possano aiutare a trattare la perdita della vista causata dalla degenerazione maculare e da malattie ereditarie, con conseguente perdita di cellule fotorecettrici retiniche.

"Se riusciamo a generare un gruppo di cellule mediante la bioingegneria e vedere come funziona l'intero sistema, allora possiamo studiare terapie che utilizzano cellule funzionali per sostituire le cellule dell'occhio perse a causa della malattia", ha affermato il professor Tam.