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Gli scienziati emulano la barriera emato-retinica umana su un chip microfluidico

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 “.



Rafael Simó, che guida il gruppo Diabetes and Metabolism del Vall d “Hebron Research Institute (VHIR), afferma:” La caratteristica più rilevante di questa tecnologia è che imita ciò che accade “in vivo” nella retina e quindi può essere essenziale strumento per potenziare la sperimentazione in vitro. Sul dispositivo, le cellule crescono a contatto con un fluido, come accade nella retina umana. Inoltre, le cellule hanno una stretta interazione tramite mediatori chimici, il che rende possibile vedere cosa succede in un tipo di cellula quando un altro tipo nelle vicinanze viene danneggiato. Inoltre, è possibile misurare la resistenza elettrica per valutare la funzionalità dei neuroni retinici. ”

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.