I ricercatori del Centro di ricerca sul genoma umano e sulle cellule staminali (HUG-CELL) dell’Università di San Paolo in Brasile hanno realizzato con successo mini fegati funzionali bioprintati in 3D che sono in grado di produrre proteine vitali, immagazzinando vitamine e secernendo la bile, tra le altre cose. Utilizzando la tecnologia di bioprinting, i ricercatori sono stati in grado di produrre organoidi epatici funzionali entro 90 giorni.
Il progetto di ricerca intrapreso da HUG-CELL si è basato su una combinazione di processi di bioingegneria, come la riprogrammazione cellulare e la coltivazione pluripotente di cellule staminali, con bioprinting 3D. La combinazione ha permesso al team di produrre tessuti che hanno molteplici funzioni epatiche (fegato). Secondo i ricercatori, il loro lavoro ha comportato tempi di funzionamento molto più lunghi per gli organoidi rispetto agli studi precedenti. Il lavoro è un passo promettente verso un fegato bioprintato potenzialmente impiantabile.
“Fino a quando non avremo ottenuto un organo completo non sono ancora stati raggiunti più stadi, ma siamo sulla buona strada per risultati altamente promettenti”, ha spiegato Mayana Zatz, direttore di HUG-CELL. Nel prossimo futuro, invece di attendere un trapianto di organi, potrebbe essere possibile prelevare cellule dal paziente e riprogrammarle per creare un nuovo fegato in laboratorio. Un altro importante vantaggio è la probabilità zero di rigetto, dato che le cellule provengono dal paziente. “
Stampa sferoidi
Un elemento interessante della ricerca con sede in Brasile è che il team ha trovato un modo per biografare i gruppi di cellule, noti anche come sferoidi, invece di stampare celle individualizzate. Questo approccio avrebbe permesso al tessuto stampato di rimanere funzionale per periodi di tempo più lunghi.
In sostanza, la stampa delle celle in piccoli gruppi riduceva la perdita di contatto tra le celle dopo la stampa, il che rappresenta una sfida nella maggior parte degli sforzi di bioprinting. In particolare, il processo di differenziazione, in cui le cellule staminali sono programmate come cellule del tessuto epatico, ha avuto luogo dopo che le cellule erano state assemblate in formazione sferoidale.
Mini fegati da 90 giorni
Come accennato, il team di ricerca HUG-CELL è riuscito a produrre i mini fegati funzionali nel corso di 90 giorni, iniziando con la raccolta del sangue del paziente e terminando con la maturazione finale.
Il primo stadio del processo consiste nella riprogrammazione delle cellule del sangue per diventare cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC). Una volta completato questo passaggio cruciale, può iniziare la differenziazione, in cui gli sferoidi degli iPSC diventano cellule epatiche. I gruppi di cellule possono quindi essere miscelati con un bioink per essere bioprintati in 3D usando la macchina INKREDIBLE di CELLINK. Le strutture bioprintate vengono quindi lasciate maturare e coltivare per 18 giorni.
“Il processo di stampa comporta la deposizione di sferoidi lungo tre assi, che è necessario per consentire al materiale di guadagnare volume e fornire un adeguato supporto ai tessuti”, ha affermato Ernesto Goulart , ricercatore post-dottorato presso l’Istituto di Bioscienze dell’USP e primo autore dello studio . “Il bioink gelatinoso è reticolato per rendere le strutture più rigide in modo che possano essere manipolate e persino suturate”.
“È un processo un po ‘traumatico per le cellule, che richiedono tempo per abituarsi all’ambiente e acquisire funzionalità”, ha aggiunto Goulart. “In questa fase, non sono ancora tessuti perché sono dispersi, ma come dimostrato dal nostro studio, hanno già la capacità di eliminare il sangue dalle tossine e di produrre e secernere albumina [una proteina prodotta solo dal fegato] , per esempio.”
I “mini fegati” risultanti hanno messo in mostra una gamma di funzionalità epatiche e prestazioni superiori agli organoidi dispersi a cellula singola. In futuro, il processo può essere ampliato per la produzione di organi di dimensioni standard, che potrebbero essere impiantati.
