Un team di ricercatori dell’Università di Montréal , della Concordia University e dell’Università Federale di Santa Catarina ha stampato con successo in 3D cellule cerebrali di topo viventi utilizzando una tecnologia di bioprinting di nuova concezione.
Gli scienziati hanno utilizzato la loro tecnologia Laser-Induced Side Transfer (LIST) per produrre neuroni sensoriali, un componente vitale del sistema nervoso periferico, la maggior parte dei quali è rimasta in vita due giorni dopo la stampa. Il team ha eseguito diversi test per misurare le capacità delle cellule stampate, che secondo loro potrebbero aiutare a far avanzare in modo significativo il campo della bioprinting.
Mentre lo sviluppo è promettente per il potenziale del bioprinting per quanto riguarda la modellazione delle malattie, i test sui farmaci e la fabbricazione di impianti, gli organi cerebrali stampati in 3D e le sostituzioni cellulari fantascientifiche rimangono ancora molto lontani.
“In generale, le persone spesso saltano alle conclusioni quando si parla di bioprinting”, ha affermato Hamid Orimi, studente di dottorato presso la Concordia University. “Pensano che ora possiamo stampare cose come organi umani per i trapianti.
“ANCHE SE QUESTO È UN OBIETTIVO A LUNGO TERMINE, SIAMO MOLTO LONTANI DA QUEL PUNTO. MA CI SONO ANCORA MOLTI MODI PER UTILIZZARE QUESTA TECNOLOGIA”.
LIST stampa cellule cerebrali
La biostampa assistita da laser può supportare un’ampia gamma di viscosità del bioinchiostro con scarso effetto sulla vitalità e sulla funzione delle cellule, pur mantenendo un’elevata risoluzione e riproducibilità di stampa. La tecnologia di bioprinting LIST dello scienziato è un processo modificato per la bioprinting laser delle cellule che supera vari limiti di altre tecniche di bioprinting, come le sfide nella preparazione dei donatori, la viscosità dell’inchiostro e la vitalità cellulare.
Il processo utilizza impulsi laser di nanosecondi a bassa energia per generare una microbolle transitoria all’estremità distale di un microcapillare di vetro che viene fornito con un bioinchiostro. Man mano che la microbolla si espande, una gocciolina microjet carica di cellule viene espulsa su un substrato sottostante. Secondo un precedente studio scritto da Orimi, LIST potrebbe essere adattato per applicazioni che richiedono bioprinting multiscala come modelli 3D di screening dei farmaci e persino tessuti artificiali.
Durante lo studio attuale, il team di ricerca ha cercato di convalidare la fattibilità della biostampa di neuroni sensoriali adulti utilizzando LIST. Gli scienziati hanno utilizzato i neuroni del ganglio della radice dorsale (DRG) del sistema nervoso periferico dei topi per preparare il bioinchiostro. I neuroni sono stati quindi sospesi nella soluzione bioink e caricati in un capillare quadrato sopra un substrato biocompatibile.
Dopo essere stati biostampati in 3D tramite il processo LIST del team, i campioni sono stati brevemente incubati prima di essere lavati e reincubati per 48 ore.
Il team ha eseguito diversi test per misurare le capacità delle cellule biostampate in 3D. Una valutazione della fattibilità ha rilevato che l’86 percento delle celle è rimasto in vita due giorni dopo la stampa, con tassi di fattibilità che migliorano quando il laser utilizza meno energia. Come era prevedibile, si è scoperto che l’uso di un laser a energia più elevata ha maggiori probabilità di danneggiare le cellule.
Ulteriori test hanno misurato la crescita dei neuriti, che si riferisce allo sviluppo di neuroni che producono nuove proiezioni man mano che crescono in risposta ai segnali di guida, nonché il rilascio di neuropeptidi, l’imaging del calcio e il sequenziamento dell’RNA.
I ricercatori hanno osservato che il bioprinting non ha avuto un impatto sulla sopravvivenza dei neuroni DRG, ma ha ridotto la crescita dei neuriti. Il team ha anche scoperto che i neuroni stampati in 3D hanno mantenuto la loro capacità di comunicare con le cellule del loro ambiente mediante il rilascio di peptidi.
In definitiva, i risultati sono stati generalmente incoraggianti, con lo studio che mostrava che i neuroni sensoriali adulti stampati con LIST mantenevano un’elevata vitalità e integrità funzionale. Gli scienziati ritengono che la tecnica potrebbe fornire un contributo importante al campo della bioprinting, in particolare nell’ambito della scoperta di farmaci e della riduzione dei test sugli animali.
In futuro, la biostampa LIST potrebbe potenzialmente aiutare a spianare la strada a un minor numero di animali da sopprimere al fine di condurre esperimenti a beneficio dell’uomo e potrebbe anche produrre risultati più accurati, poiché i test verrebbero eseguiti su tessuto umano piuttosto che su quello animale .
In futuro, il team sta cercando l’approvazione per continuare la sua ricerca sull’innesto cellulare, che secondo loro potrebbe aiutare notevolmente la scoperta di farmaci, come i farmaci per il recupero dei nervi.
Ulteriori informazioni sullo studio possono essere trovate nel documento intitolato: “Bioprinting of adult dorsal root ganglion (DRG) neurons using laser-induced side transfer (LIST)” , pubblicato sulla rivista Micromachines. Lo studio è co-autore di K. Roversi, H. Orimi, M. Falchetti, E. Lummertz da Rocha, S. Talbot e C. Boutopoulos.
