L’Istituto Wyss aiuterà a combattere le minacce virali con i chip organici umani stampati in 3D

L’Istituto Wyss aiuterà a combattere le minacce virali con gli Organ-on-a-Chips stampati in 3D

Non vi è dubbio che la trasmissione di malattie virali è un rischio per molti paesi, uno che richiede una risposta internazionale coordinata e una solida base scientifica per alimentare la nostra comprensione dei focolai virali che oggi causano alcune delle peggiori malattie del mondo. Ci sono state dozzine di allarmi registrati nell’ultimo decennio, ad esempio, a luglio, l’ Organizzazione mondiale della sanità (OMS) ha dichiarato che l’attuale focolaio di Ebola in Congo è un’emergenza di sanità pubblica di interesse internazionale; mentre l’anno scorso si è verificato un focolaio di encefalite da virus Nipah nello stato del Kerala in India , e non dimentichiamo la pandemia di Zika del 2016 che ha causato la nascita di oltre 3.700 bambini con difetti alla nascita.

Tutti questi avvertimenti sono prove cruciali che il nostro mondo è immensamente interconnesso e sorprendentemente vulnerabile. Inoltre, ricercatori e scienziati stanno correndo per sviluppare misure urgenti e proattive per affrontare le sfide che i virus, compresi quelli ancora sconosciuti, pongono alla salute e alla sicurezza globali. A tal fine, la rete globale di virus (GVN), che catalizza la ricerca collaborativa sulle malattie causate da ogni classe di virus nell’uomo e negli animali, ha annunciato l’aggiunta del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering presso l’Università di Harvard come uno dei suoi nuovi centri di Eccellenza.

Wyss fornirà la sua esperienza nel campo dei virus e le tecnologie di base tra cui i loro chip organici umani , che hanno iniziato a sviluppare nel 2016, insieme ai ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Il primo organo su chip interamente stampato in 3D multi-materiale è stato un chip cardiaco con sensori morbidi integrati per tracciare il tessuto pulsante. Può essere rapidamente fabbricato con dimensioni, forma e altre proprietà fisiche personalizzabili, consentendo allo stesso tempo ai ricercatori di raccogliere facilmente dati affidabili per lunghi periodi di cultura.

All’epoca, Johan Ulrik Lind, primo autore dell’articolo e postdottorato presso la SEAS e il Wyss Institute, dichiarò che il nuovo approccio alla microfabbricazione programmabile per la costruzione di organi su chip non solo ci consentiva di cambiare e personalizzare facilmente il design di il sistema ma semplifica drasticamente anche l’acquisizione dei dati “.

Gli organi su chip imitano la struttura e la funzione del tessuto nativo e sono emersi come un’alternativa promettente ai test sugli animali tradizionali. Per Heart-on-a-Chip, gli esperti di Harvard hanno sviluppato sei diversi inchiostri che integravano sensori di deformazione morbida all’interno della microarchitettura del tessuto. In un’unica procedura continua, il team ha stampato in 3D tali materiali in un dispositivo microfisiologico cardiaco.

La stampa 3D si è dimostrata molto utile nella creazione e nell’integrazione di più materiali funzionali all’interno dei dispositivi stampati. Ma Wyss contribuirà anche con le proprie conoscenze sull’ingegneria del genoma, sulla biologia sintetica, sugli immunomateriali, nonché sulle capacità diagnostiche per partecipare all’approccio collaborativo di GVN alla rilevazione e alla terapia dei virus.

È uno dei sei nuovi Istituti a far parte del GVN come Centri di eccellenza e affiliati, tra cui l’ Accademia di istruzione superiore Manipal , in India; L’Istituto di medicina tropicale “Alexander von Humboldt” dell’Universidad Peruana Cayetano Heredia ; il Centro per la ricerca sulle malattie infettive del Korea National Institute of Health; l’ Istituto di ricerca di virologia, presso il Ministero della salute della Repubblica di Uzbekistan , e il Laboratorio di farmacologia antivirale e il Centro di ricerca virologica del Centro di ricerca dell’Università di Zimbabwe. Il conglomerato ospita già 52 centri e nove affiliati in 32 paesi ed è fondato sul principio che la preparazione per le malattie virali emergenti richiederà una ricerca collaborativa profondamente radicata tra partner locali e globali e la trasformazione di strumenti diagnostici e reti di sorveglianza regionali.

L’annuncio è stato fatto alla fine di ottobre dal presidente della GVN, Christian Bréchot, e da Robert Gallo, co-fondatore e presidente dell’International Scientific Leadership Board della GVN e noto per il suo ruolo nella scoperta del virus dell’immunodeficienza umana (HIV) e nello sviluppo dell’analisi del sangue dell’HIV.

“Da quando è apparso per la prima volta l’HIV / AIDS, credevo fermamente che l’umanità sarebbe meglio servire se i virologi più importanti del mondo fossero organizzati e meglio attrezzati per affrontare le minacce virali esistenti e nuove”, ha affermato Gallo. “Questi diversi nuovi membri della GVN aggiungono profondità alla nostra competenza e portata globale alla nostra rete. Ci aiuteranno a combattere meglio le minacce virali e ad addestrare la prossima generazione di virologi. “

Wyss aiuterà a sfruttare le recenti intuizioni su come Nature costruisce, controlla e produce per sviluppare nuove innovazioni ingegneristiche, un nuovo campo di ricerca che i ricercatori dell’istituto chiamano “Ingegneria ispirata biologicamente”. Sostengono che emulando principi biologici di autoassemblaggio, organizzazione e regolamentazione, Wyss sta sviluppando soluzioni tecnologiche dirompenti per l’assistenza sanitaria, energia, architettura, robotica e produzione, che vengono tradotte in prodotti e terapie commerciali attraverso la formazione di nuove startup e alleanze aziendali.

L’esclusiva tecnologia Organ-on-a-Chip dell’Istituto consente la modellizzazione dei tessuti umani con architetture e fisiologie simili al vivo per studiare l’infezione virale, la propagazione, l’evoluzione, la trasmissione da paziente a paziente e le risposte dell’ospite in vitro . I ricercatori di Wyss stanno applicando chip di organi umani e una varietà di altre sue tecnologie di base in un approccio altamente multidisciplinare per creare diagnosi rapide, sensibili e altamente specifiche per la rilevazione di virus, vaccini anti-virus ad ampio spettro, nuove terapie antivirali, nuovi farmaci che forniscono vettori virali e saggi di infettività virale senza coltura.

“Offriamo a GVN una serie di competenze davvero uniche nella bioingegneria e nell’innovazione tecnologica che completeranno perfettamente il più classico focus virologico della maggior parte degli altri membri della rete, nonché numerose potenti tecnologie abilitanti che i membri GVN dovrebbero trovare estremamente utili. Attendiamo con impazienza il GVN che ci aiuti a identificare opportunità di finanziamento pertinenti e fonti di campioni clinici e a collaborare con noi per costruire consorzi più forti attorno a problemi specifici e, se possibile, per fornire supporto a colleghi e tirocinanti “, ha confermato il Direttore fondatore di Wyss e Professore di bioingegneria al SEAS, Donald Ingber.

Wyss è da molti anni in prima linea nella tecnologia di bioingegneria, con due ricercatori che stanno lavorando su un nuovo modo di sviluppare organi stampati in 3D e un team multidisciplinare che sta cercando di creare una subunità renale funzionante con il lavoro attuale per costruire uniche le reti vascolari ramificate a ciascun organo. Avvio anche di un progetto di chip di organo umano per modellare l’infezione da virus dell’influenza e sviluppare nuove terapie. È un momento entusiasmante per Wyss e ora diventerà ancora più impegnativo nel tentativo di risolvere insieme ad altre istituzioni mondiali alcuni dei virus più devastanti che abbiamo mai visto.

Stampa 3D multi-materiale a scrittura diretta di un dispositivo microfisiologico cardiaco, progettato per la ricerca in vitro di tessuti cardiaci (Immagine di credito: Lori K. Sanders / Università di Harvard)

“La GVN continua a fungere da catalizzatore collegando in modo univoco le migliori istituzioni di ricerca sui virus di tutto il mondo per costruire alleanze collaborative ed efficaci e sradicare le minacce virali. In effetti, questi sei Centri e Affiliati illustrano perfettamente il concetto di combinare Centri con competenze altamente complementari, provenienti da tutto il mondo “, ha affermato Bréchot, che è anche professore all’Università della Florida del sud.

L’aumento della mobilità della popolazione attraverso i confini permeabili accoppiato con sistemi sanitari indeboliti è una terribile combinazione che può portare alla diffusione di epidemie, epidemie e pandemie. Il GVN sta reclutando alcune delle istituzioni più lungimiranti in tutto il mondo per fornire una difesa ai virus emergenti, in uscita e non identificati sul pianeta. Lavorare a stretto contatto per far progredire le conoscenze e fornire trattamenti per combattere questi virus mortali è la prima linea di difesa, evitando che i focolai passino da aree specificamente delimitate a paesi e oltre. Utilizzando alcune delle tecnologie più avanzate, come la stampa 3D di organi organici, la bioprinting e la bioingegneria possono fare una grande differenza nel modo in cui gli esseri umani prendono di mira, risolvono e curano gli agenti biologici in evoluzione.