Prima che gli scienziati possano produrre organi umani in laboratorio, bisognerà che scoprano come creare tessuti che funzionino come quelli presenti nel corpo umano. Un nuovo metodo, nel quale il DNA agisce da velcro e permette alle cellule di aderire le une alle altre, potrebbe lastricare la strada verso la creazione di tessuti funzionali sui quali basare questi organi creati in laboratorio.
In natura, le cellule si auto-assemblano in complesse architetture tridimensionali che vanno a formare i tessuti. La funziona biologica segue a questa struttura, e dipende dalla specifica disposizione di cellule, spesso di tipi differenti, in rapporto fra loro. Il comportamento delle cellule di un individuo dipende dai segnali trasmessi dalle cellule vicine, e il comportamento collettivo delle cellule e dei tessuti negli organi emerge da questi rapporti a tre dimensioni.
Il nuovo metodo si affida a filamenti di DNA, legati all’esterno di cellule individuali, per far sì che queste aderiscano a superfici – o ad altre cellule – dotate di filamenti analoghi, e permette così di assemblare arrangiamenti prestabiliti. I ricercatori utilizzano questo metodo per realizzare programmaticamente tessuti, uno strato alla volta.
Altri gruppi stanno provando una varietà di approcci alla costruzione di tessuti funzionali (vedi “Un dispositivo per produrre tessuti cardiaci in 3-D”).
La stampa 3-D di cellule è un metodo ormai diffuso nell’ingegneria dei tessuti
Rispetto agli attuali metodi di coltura tridimensionale, quello nuovo offrirebbe un maggiore livello di controllo sulla “architettura definitiva del tessuto”. Questo è quanto uno dei suoi creatori ha dichiarato all’interno di un documento presentato recentemente per descrivere la ricerca.
La stampa 3-D di cellule è un metodo ormai diffuso nell’ingegneria dei tessuti, anche se restano ancora da risolvere problemi legati al mantenimento in vita delle cellule e alla loro corretta disposizione, spiega Zey Gartner, il professore di chimica farmaceutica dell’Università della California, a San Francisco, che ha guidato la ricerca. «È importante raggiungere una risoluzione della singola cellula, e il nuovo metodo è in grado di farlo», spiega. Di certo, «un elevato livello di controllo e versatilità» conferisce diversi vantaggi rispetto alle tecniche precedentemente testate, spiega Lisa Freed, scienziata senior del Draper Laboratory.
Al momento il metodo può essere impiegato per produrre strutture – composte di tessuti, oltre che di un gel che li circonda per simulare l’ambiente all’interno del quale abiterebbero nel corpo umano – con uno spessore di pochi micrometri e una larghezza di diversi centimetri. Per produrre tessuti più spessi bisognerà risolvere uno dei problemi più impegnativi che interessano tutti i processi di ingegneria dei tessuti: come alimentare le cellule con ossigeno e nutrienti, come fatto naturalmente dai vasi sanguigni nel corpo.
Gartner sostiene che un risultato simile potrebbe essere raggiunto combinando tessuti ricavati con questo metodo e dispositivi microfluidici come quelli utilizzati dalle cosiddette tecnologie organ-on-a-chip (vedi “Building an Organ on a Chip”). Il traguardo nel lungo termine, dice, sarà riuscire a utilizzare cellule ed altre componenti dei tessuti come “materiale di costruzione” in grado di assemblarsi automaticamente in organi funzionanti o strutture simili ad organi.
(Traduzione di Matteo Ovi)
