Ricreato un embrione umano su un chip

Giovedì, 11 Luglio 2019

La ricerca potrà avvalersi di un clone di embrione umano posto su un chip. Il risultato è frutto del lavoro di un team dell'Istituto di bioingegneria dell'Epfl (Istituto federale elvetico di tecnologia di Losanna), che ha ricreato i momenti della formazione dell’embrione in vitro, a partire da cellule staminali embrionali.


Ne è scaturito un embrione su chip che potrebbe essere utilizzato ad esempio nella medicina rigenerativa o in fase di sperimentazione di nuovi farmaci.
«Un problema spinoso nella 'costruzione' di tessuti al di fuori di un organismo, in generale, è legato a come presentare molecole chiave come i morfogeni alle cellule in coltura al momento giusto», spiega Matthias Lütolf, responsabile del team di ricerca che ha pubblicato lo studio su Nature Methods. «La semplice esposizione di una serie di cellule staminali a una singola concentrazione di un morfogeno determina morfogenesi incontrollata, perché le cellule mancano di istruzioni importanti».
Nell’embrione in via di sviluppo le staminali ricevono una gamma altamente dinamica di concentrazioni di morfogeni dai cosiddetti “centri di segnalazione”.
Ciò indica alle cellule “bambine” in che tipo di cellula o tessuto specializzarsi.
Andrea Marfin, che fa parte del team di ricerca, ha sviluppato un metodo per esporre le staminali embrionali umane in coltura a gradienti di morfogeni, imitando le condizioni della gastrulazione, una fase iniziale dello sviluppo dell'embrione.
Le staminali si sviluppano all’interno di un dispositivo microfluidico, un chip con piccoli canali che consentono il controllo preciso di piccole quantità di fluido.
In tal modo, gli scienziati hanno sviluppato così cellule staminali in coltura sul chip microfluidico e sono stati in grado di esporle a gradienti di concentrazione attentamente controllati di vari morfogeni.
Le cellule si sono così sviluppate e organizzate in domini di diversi tipi di cellule, a seconda della concentrazione cui erano esposte, proprio come fanno nel corpo umano.
Si è così riusciti a simulare con successo gli aspetti della gastrulazione, gettando le basi per la realizzazione di specifici tessuti umani.
«Abbiamo ipotizzato che, ingegnerizzando un centro di segnalazione artificiale ex vivo, potremmo guidare l'auto-organizzazione di una popolazione di cellule staminali verso il risultato desiderato», spiega Manfrin. «Questo ha evidenti vantaggi per l'ingegneria dei tessuti e degli organi. Uno dei nostri obiettivi a lungo termine è quello di ingegnerizzare organi per il trapianto», dice Lütolf, che sta già lavorando con alcuni gruppi presso l'Ospedale universitario di Losanna (Chuv) e altrove per generare organi miniaturizzati ("organoidi") da cellule derivate da un
singolo paziente. «Siamo ancora lontani dalla crescita di organi funzionali in un chip - precisa - ma i recenti progressi nella biologia delle staminali e nella bioingegneria mi rendono ottimista sul fatto che questo potrà diventare realtà».

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Autore

Sperelli

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