Cellule staminali

La nuova tecnologia, che ricrea una complessa parte della retina umana, può aiutare gli scienziati a studiare le patologie degli occhi e lo screening degli effetti collaterali provocati dai farmaci che danneggiano l'occhio.

Lo sviluppo di un retina-on-a-chip, che combina cellule umane viventi con un sistema simile a un tessuto artificiale, è stato descritto nella rivista ad accesso aperto eLife. (1) Questo strumento all'avanguardia può fornire un'utile alternativa ai modelli esistenti per lo studio delle malattie degli occhi e consentire agli scienziati di testare gli effetti dei farmaci sulla retina in modo più efficiente.

Molte malattie che causano la cecità danneggiano la retina, un sottile strato di tessuto nella parte posteriore dell'occhio la cui funzione è quella di aiutare a raccogliere la luce e a trasmettere informazioni visive al cervello. La retina è anche vulnerabile agli effetti collaterali dannosi dei farmaci usati per trattare altre malattie come il cancro. Attualmente, gli scienziati spesso fanno affidamento su animali o organoidi della retina, minuscole strutture simili alla retina coltivate da cellule staminali umane, per studiare le malattie degli occhi e gli effetti collaterali dei farmaci. Tuttavia, i risultati degli studi, condotti su entrambi i modelli, spesso non riescono a descrivere accuratamente le malattie e gli effetti dei farmaci nelle persone. Di conseguenza, un team di scienziati ha cercato di ricreare una retina a scopo di test utilizzando tecniche di ingegneria.

“È estremamente impegnativo, se non quasi impossibile, ricapitolare la complessa architettura tissutale della retina umana utilizzando esclusivamente approcci ingegneristici”, spiega il dottor Christopher Probst, ricercatore post dottorato presso il Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology di Stoccarda, Germania, e coautore principale del presente studio. (2)

Il bioprinting volumetrico consente in solo pochi secondi di scolpire forme complesse di tessuto in un idrogel biocompatibile contenente cellule staminali.

Gli ingegneri dei tessuti creano organi e tessuti artificiali che possono essere utilizzati per sviluppare e testare nuovi farmaci, riparare i tessuti danneggiati e persino sostituire interi organi del corpo umano. Tuttavia, gli attuali metodi di fabbricazione limitano la loro capacità di produrre forme a forma libera e raggiungere un'elevata vitalità cellulare.

I ricercatori del Laboratory of Applied Photonics Devices (LAPD), della School of Engineering dell'EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne), in collaborazione con i colleghi dell'Università di Utrecht, hanno messo a punto una tecnica ottica che richiede solo pochi secondi per scolpire forme complesse di tessuto in un idrogel biocompatibile contenente cellule staminali. Il tessuto risultante può quindi essere vascolarizzato aggiungendo cellule endoteliali.

Il team descrive questo metodo di stampa ad alta risoluzione in un articolo che appare in Advanced Materials. (1) La tecnica cambierà il modo in cui lavorano gli specialisti dell'ingegneria cellulare, consentendo loro di creare una nuova generazione di organi bioprintati personalizzati e funzionali.

Lo rivela uno studio condotto dal Cnr-Ibcn in collaborazione con il laboratorio di Neuroimmunologia della Fondazione Santa Lucia e con la Fondazione Ebri, secondo il quale il movimento, ovvero fare sport, attiva cellule staminali neurali, aumentando il numero di neuroni maturi che partecipano ai processi olfattivi.

Nel cervello adulto dei mammiferi esistono aree in cui si originano nuovi neuroni a partire da cellule staminali neurali. Una di queste è denominata zona sottoventricolare (Svz) e rappresenta la principale fonte di nuovi neuroni del cervello dei topi adulti. Uno studio condotto dall’Istituto di biologia cellulare e neurobiologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ibcn) ha individuato il processo che porta alla formazione di neuroni olfattivi. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Molecular Neurobiology. (1)

“All’interno della Svz, le cellule staminali dormienti vengono attivate da stimoli interni o esterni e cominciano un percorso di espansione e maturazione fino a diventare neuroni maturi che migrano in direzione del bulbo olfattivo, dove partecipano attivamente ai processi olfattivi”, spiega Stefano Farioli Vecchioli del Cnr-Icbn. “Nel nostro laboratorio abbiamo scoperto che lo spegnimento, tramite ingegneria genetica, del gene anti-proliferativo p21 innesca uno straordinario aumento della risposta delle cellule staminali neurali quiescenti all’azione svolta dall’attività fisica, che favorisce la generazione di nuovi neuroni (proneurogenica). Ciò si traduce in un aumento dell’attivazione e della velocità di proliferazione delle cellule staminali e in un incremento del numero di nuovi neuroni attivi all’interno del bulbo olfattivo. Infine, le nostre osservazioni sul modello murino hanno stabilito che i soggetti provvisti di un numero superiore di nuovi neuroni all’interno del bulbo olfattivo sono dotati di una sensibilità e di una memoria olfattiva molto superiore rispetto a quelle registrate negli esemplari di controllo”.