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Da alcuni anni gli scienziati stanno cercando modi per ridurre i test sugli animali e accelerare le sperimentazioni cliniche. Le analisi in vitro con cellule viventi sono un’alternativa, ma presentano limitazioni, in quanto l’interconnessione e l’interazione tra cellule non possono essere facilmente riprodotte.
Per superare questo, gli scienziati stanno sviluppando sistemi che imitano i tessuti e le funzioni degli organi in condizioni molto vicine alla realtà. Questi cosiddetti dispositivi “organo su chip” includono microambienti e microarchitetture che emulano organi e tessuti viventi.
Ora, un team di scienziati a Barcellona ha sviluppato un dispositivo microfluidico che riproduce la barriera emato-retinica umana. Gli scienziati provengono dal Consiglio Spagnolo per la ricerca scientifica (CSIC), dal CIBER-BBN e dall’Istituto per la salute Carlos III e dall’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). Il loro studio, pubblicato su Lab-on-a chip, è una dimostrazione del concetto volto a dimostrare la fattibilità del progetto.
Emulazione della struttura della barriera emato-retinica
José Yeste, l’autore principale dello studio, spiega che il dispositivo è composto da diversi compartimenti paralleli per emulare la struttura dello strato retinico. In ogni compartimento, un tipo di cellula è derivato da cellule endoteliali coltivate, le quali costituiscono i vasi capillari che trasportano ossigeno e sostanze nutritive; cellule neuronali , che formano la neuroretina; e cellule epiteliali pigmentate retiniche , che formano lo strato esterno della barriera emato-retinica.
I compartimenti sono interconnessi da una griglia di micro scanalatura sottostante, con cui le cellule possono scambiare molecole di segnale e quindi comunicare. Di conseguenza, le sostanze prodotte da alcune cellule possono raggiungere le altre, generando comunicazione cellulare e interazione come in un organo vivente. Inoltre, il dispositivo espone le cellule endoteliali a condizioni meccaniche particolari che sono simili a quelle indotte dal flusso sanguigno.
Rosa Villa, leader del gruppo di applicazioni biomediche, spiega: “Nell’organismo vivente, le cellule endoteliali che ricoprono le pareti interne dei vasi sanguigni sono esposte allo stimolo meccanico della circolazione sanguigna, nelle colture cellulari in cui questa condizione non è riprodotta le cellule sono “assonnate” e non reagiscono come farebbero in condizioni reali “.
Gli scienziati hanno testato la corretta formazione della barriera emato-retinica valutando la sua permeabilità, la sua resistenza elettrica e l’espressione di alcune proteine ??delle giunzioni strette tra le cellule, che sono espresse quando queste hanno stabilito una funzione di barriera.
I test sono stati progettati per verificare se la barriera è correttamente formata, ma mantenendo la permeabilità naturale per consentire il passaggio di nutrienti e ossigeno e per scoprire se le cellule sono in contatto e interagiscono. Questo dispositivo, dicono gli scienziati, può essere utilizzato per studiare gli effetti di molecole o condizioni dannose sulla retina umana. Il team vuole anche utilizzare lo stesso per studiare la retinopatia diabetica, una malattia le cui cause e progressione non sono ancora ben comprese.
In precedenza, il team guidato da Rosa Villa presso l’Istituto Microelettronico di Barcellona (IMB-CNM) del CSIC ha creato un dispositivo che emula la barriera emato-encefalica. Inoltre, hanno sviluppato una camera microfluidica con chip epatico che simula la microcircolazione epatica.