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Gli scienziati coltivano vasi sanguigni umani perfetti in una capsula di Petri

La tecnologia innovativa fa passi avanti nella ricerca su malattie vascolari come il diabete.

Gli scienziati sono riusciti a far crescere perfetti vasi sanguigni umani come organoidi in una capsula di Petri per la prima volta.

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La rivoluzionaria tecnologia ingegneristica, delineata in un nuovo studio pubblicato oggi su Nature , fa avanzare in modo esponenziale la ricerca di malattie vascolari come il diabete, identificando un percorso chiave per prevenire potenzialmente le alterazioni dei vasi sanguigni – una delle principali cause di morte e morbilità tra i diabetici.

Un organoide è una struttura tridimensionale derivata da cellule staminali che imita un organo e può essere utilizzata per studiare aspetti di quell’organo in una capsula di Petri.

“Essere in grado di costruire vasi sanguigni umani come organoidi dalle cellule staminali è un punto di svolta”, ha detto l’autore senior dello studio Josef Penninger, a capo della ricerca 150 di Functional Genetics, direttore del Life Sciences Institute di UBC e direttore fondatore dell’Istituto per la biotecnologia molecolare dell’Accademia delle scienze austriaca (IMBA).

“Ogni singolo organo nel nostro corpo è collegato al sistema circolatorio, questo potrebbe potenzialmente consentire ai ricercatori di svelare le cause e i trattamenti per una varietà di malattie vascolari, dal morbo di Alzheimer, malattie cardiovascolari, problemi di cicatrizzazione, ictus, cancro e, naturalmente , diabete.”

Un’illustrazione di organoidi vascolari, vasi sanguigni umani prodotti in laboratorio, sulla base di dati originali. Credito: IMBA

Il diabete colpisce circa 420 milioni di persone in tutto il mondo. Molti sintomi diabetici sono il risultato di cambiamenti nei vasi sanguigni che si traducono in alterata circolazione del sangue e fornitura di ossigeno dei tessuti. Nonostante la sua prevalenza, si sa molto poco sui cambiamenti vascolari derivanti dal diabete. Questa limitazione ha rallentato lo sviluppo del trattamento tanto necessario.

Per affrontare questo problema, Penninger e i suoi colleghi hanno sviluppato un modello rivoluzionario: organoidi tridimensionali dei vasi sanguigni umani coltivati in una capsula di Petri. Questi cosiddetti “organoidi vascolari” possono essere coltivati usando le cellule staminali in laboratorio, imitando in modo sorprendente la struttura e la funzione dei veri vasi sanguigni umani.

Quando i ricercatori hanno trapiantato gli organoidi dei vasi sanguigni nei topi, avevano scoperto che si erano sviluppati in vasi sanguigni umani perfettamente funzionanti tra cui arterie e capillari. La scoperta dimostra che è possibile non solo progettare organoidi dei vasi sanguigni da cellule staminali umane in un piatto, ma anche coltivare un sistema vascolare umano funzionale in un’altra specie.

“Ciò che è così entusiasmante del nostro lavoro è aver avuto successo nel produrre vere e proprie cellule del sangue umano dalle cellule staminali”, ha detto Reiner Wimmer, il primo autore dello studio e ricercatore postdottorato presso l’IMBA. “I nostri organoidi assomigliano in larga misura ai capillari umani, anche a livello molecolare, e ora possiamo usarli per studiare le malattie dei vasi sanguigni direttamente sul tessuto umano.”

Una caratteristica del diabete è che i vasi sanguigni mostrano un anormale ispessimento della membrana basale. Di conseguenza, l’apporto di ossigeno e sostanze nutritive a cellule e tessuti è fortemente compromesso, causando una moltitudine di problemi di salute, come insufficienza renale, infarti, ictus, cecità e malattia delle arterie periferiche, con conseguente amputazione.

I ricercatori hanno quindi esposto gli organoidi dei vasi sanguigni ad un ambiente “diabetico” in una capsula di Petri.

“Sorprendentemente, abbiamo potuto osservare una massiccia espansione della membrana basale negli organoidi vascolari”, ha detto Wimmer. “Questo tipico ispessimento della membrana basale è sorprendentemente simile al danno vascolare riscontrato nei pazienti diabetici”.

I ricercatori hanno quindi cercato composti chimici che potrebbero bloccare l’ispessimento delle pareti dei vasi sanguigni. Hanno scoperto che nessuno degli attuali farmaci antidiabetici ha avuto effetti positivi su questi difetti dei vasi sanguigni. Tuttavia, hanno scoperto che un inibitore della ?-secretasi, un tipo di enzima nel corpo, impediva l’ispessimento delle pareti dei vasi sanguigni, suggerendo, almeno nei modelli animali, che il blocco della ?-secretasi potrebbe essere utile nel trattamento del diabete.

I ricercatori dicono che i risultati potrebbero consentire loro di identificare le cause alla base della malattia vascolare e potenzialmente sviluppare e testare nuovi trattamenti per i pazienti con diabete.

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