Organoidi & Bioingegneria

CHE COS'È UN ORGANOIDE?

Strutturalmente meno complessi di un organo, ma decisamente più rappresentativi di un ammasso di cellule disposte su una piastra da laboratorio. Gli organoidi sono definibili come aggregati di cellule che assumono spontaneamente una precisa conformazione tridimensionale, finendo con l’assomigliare a organi in miniatura. La capacità delle cellule che li compongono di organizzarsi e distribuirsi ordinatamente, ripercorrendo i passaggi più importanti del processo di organogenesi, li ha resi dei modelli cellulari in 3D impareggiabili per conseguire informazioni nuove sullo sviluppo dei vari organi e sulle interazioni tra i tessuti che li formano.

Grazie agli organoidi lo studio della biologia dello sviluppo è cambiata radicalmente dal momento che essi hanno permesso ai ricercatori di guardare ai processi di embriogenesi di organi come il cervello, il fegato o il pancreas in modo rivoluzionario. Pur essendo strutture piccole - non superano generalmente i pochi centimetri - gli organoidi possono essere formati da cellule prelevate direttamente dai pazienti e, pertanto, si configurano come elementi indispensabili per capire che cosa accade a un organo quando viene aggredito da una malattia come il cancro. Inoltre, i ricercatori stanno pensando di poterli sfruttare per valutare l’impatto in termini di tossicità di un nuovo farmaco sulla fisiologia dei vari organi e, pertanto, auspicano che gli organoidi diventano presto un anello utile nella catena di sviluppo di terapie mirate contro il cancro e molte altre patologie croniche o autoimmuni.

Lo studio degli organoidi è solo all’inizio e la ricerca biomedica ha già fatto molti progressi: sarà fondamentale comprendere i meccanismi per favorire una buona innervazione e vascolarizzazione di questi mini-organi, al fine di rendere sempre più realistiche le loro condizioni di sviluppo. Inoltre, occorre che il flusso dei fluidi e dell’ossigeno e le stimolazioni meccaniche a cui sono sottoposti ricordino quelle a cui sono soggetti gli organi originali. Tuttavia, il bagaglio nozionale desumibile da questi strabilianti modelli cellulari tridimensionali è molto maggiore - e molto più accurato - di quello dato dalle classiche colture in piastra. Per questo, non si può escludere che un domani gli organoidi possano svolgere un ruolo importante nel trapianto di organi interi.

LA BIOINGEGNERIA

Metodologie tipiche dell’elettronica, dell’informatica, della meccanica e della chimica per progettare soluzioni innovative al servizio delle scienze biomediche: la bioingegneria raccoglie al suo interno un mondo all'avanguardia che comprende sinapsi artificiali, organ-on-a-chip, stampa 3D e inchiostri biologici e molto altro ancora. È una disciplina giovane e opera in diversi ambiti per migliorare la conoscenza dei sistemi biologici e per sviluppare tecnologie e dispositivi per diagnosi, terapia, riabilitazione.

 

TEST OPEN DIV

cervello, organoidi, modello

Dai tumori cerebrali alle epilessie, gli “avatar” cerebrali permetteranno agli scienziati di andare a fondo nei misteri delle connessioni cerebrali e sviluppare nuove cure personalizzate 

Uno dei maggiori ostacoli alla sperimentazione clinica sulle patologie rare è la scarsità di pazienti da inserire nei trial in cui si validano farmaci e varie combinazioni di molecole. Inoltre, per alcuni organi complessi - come il cervello - spesso i ricercatori non dispongono di modelli preclinici sufficientemente accurati su cui studiare la patogenesi di malattie genetiche e neuromuscolari o di tumori rari e, di conseguenza, valutare l’efficacia di nuovi approcci terapeutici. L’avvento degli organoidi e dei modelli virtuali sta radicalmente cambiando la situazione: oggi, infatti, è possibile produrre delle repliche in miniatura attraverso cui seguire lo sviluppo delle varie patologie e, al contempo, si possono realizzare copie “virtuali” di un organo per testare future terapie.

artemis, cellule, organoidi

Con Artemis II, il progetto AVATAR indaga l’impatto dello spazio profondo sulla salute, con implicazioni per missioni future e applicazioni mediche sulla Terra  

Tornare a viaggiare intorno alla Luna ha tenuto tutti con il fiato sospeso e lo sguardo all’insù: lo scorso primo aprile, alle 18:35 EST, la missione Artemis II è stata lanciata con successo da Cape Canaveral. I quattro astronauti della NASA si sono spinti oltre i confini finora raggiunti dalle missioni umane, superando il programma Apollo. Ma arrivare così lontano non significa solo esplorare: l’obiettivo è costruire una presenza sostenibile sul nostro satellite e fare ricerca scientifica. Infatti, la missione sarà fondamentale per studiare come il viaggio nello spazio profondo influisca sulla salute umana. Come spiegato in un articolo su Nature, tra i progetti chiave c’è AVATAR, che analizzerà la risposta delle cellule degli astronauti a condizioni estreme, utilizzando tecnologie innovative. 

organoidi, cuore

Al Centro Cardiologico Monzino si lavora su cuori in miniatura, ottenuti da cellule dei pazienti, per indagare la cardiotossicità dei farmaci e predire la risposta individuale ai trattamenti 

Fino a qualche anno fa la sola idea di disporre di un modello cellulare personalizzato in grado di anticipare la risposta ai farmaci di un singolo paziente sarebbe sembrata pura fantascienza. O, per meglio dire, era il sogno di chi ha seguito per lungo tempo le ricerche sulle malattie cardiovascolari, fra cui la cardiomiopatia aritmogena caratterizzata da un incrementato rischio di morte improvvisa. Oggi quel sogno è la realtà in cui operano persone come le dottoresse Elena Sommariva e Rosaria Santoro, dell’Unità dedicata alle Cardiomiopatie Ereditarie presso l’IRCCS Centro Cardiologico Monzino di Milano, che nei loro studi sulle patologie cardiache possono avvalersi di ORGANoro, una piattaforma cellulare basata sull’impiego degli organoidi cardiaci.

placenta, organoide

Biostampate in 3D in un gel sintetico riproducono la placenta precoce e aprono nuove prospettive nello studio delle complicanze della gravidanza

Nel primo trimestre di gravidanza, l’embrione è un piccolo laboratorio in fermento: il cuore comincia a pulsare, le prime cellule nervose si organizzano, gli abbozzi di arti si allungano. Intanto, nel corpo della madre, si forma un organo temporaneo ma vitale: la placenta, che vive solo per la durata della gravidanza e fa da ponte tra due organismi, nutrendo e proteggendo il feto. Ma proprio per la sua natura effimera, è anche tra gli organi più misteriosi e difficili da studiare, soprattutto nei primi mesi. All'Università di Tecnologia di Sydney, i ricercatori ne hanno creato una versione in miniatura con la stampa 3D,  aprendo una finestra preziosa sulle cause di complicanze come la preeclampsia. Lo studio è stato pubblicato a settembre su Nature Communications. 

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