Un team di scienziati del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) nella Carolina del Nord ha biografato con successo un costrutto di tessuto tracheale fatto di più materiali che svolgono diverse funzioni. Il tessuto stampato, il primo del suo genere, è costituito da cellule muscolari lisce e cartilaginee che dimostrano proprietà simili al tessuto tracheale umano naturale.
Fino ad ora, i tentativi di creare costrutti di tessuto tracheale artificiale si basavano principalmente sull’utilizzo di tessuto rigenerato della cartilagine. Stampando il tessuto utilizzando un materiale in poliestere biodegradabile e idrogel contenenti cellule staminali mesenchimali, il team WFIRM ha trovato un modo per differenziare le cellule in condrociti e cellule muscolari lisce.
Le regioni della cartilagine del tessuto tracheale bioprintato sono rigide e forniscono supporto alla struttura, mentre la muscolatura liscia offre maggiore flessibilità e funzioni per collegare le estremità degli anelli della cartilagine. La combinazione di entrambi i materiali bioprinted consente al tessuto di flettersi e contrarsi, come una via aerea umana.
“Le persone hanno provato altri materiali, ma il problema è che stavano usando solo un materiale che non è abbastanza forte da tenere aperte le vie aeree e non offre la flessibilità necessaria”, ha spiegato Sean Murphy, PhD, autore principale e assistente professore di rigenerazione medicina presso WFIRM. “Il nostro metodo di bioprinting offre una combinazione di flessibilità e resistenza necessarie per imitare il tessuto tracheale nativo.”
Lungo la linea, il tessuto tracheale bioprintato potrebbe essere usato per trattare la stenosi tracheale, una condizione rara o un sintomo che provoca irrigidimento e restringimento della trachea e può portare alla morte. Attualmente, i trattamenti per la condizione sono limitati e presentano le loro sfide. La capacità di eseguire la bioprint 3D di un tessuto tracheale specifico del paziente potrebbe quindi presentare una soluzione nuova e innovativa.
Il nuovo approccio sviluppato dal team WFIRM combina tre aree chiave: imaging medico specifico per il paziente, idrogel incorporati con cellule differenziate e ponteggi polimerici con proprietà di ispirazione biomeccanica. Secondo Murphy, la ricerca ha cercato di scoprire se le cellule staminali potevano essere differenziate con successo in un ambiente 3D, piuttosto che in 2D. Con l’aiuto di fattori di crescita, il team è stato piacevolmente sorpreso.
“Questo studio preliminare di prova dimostra che siamo in grado di ottimizzare le capacità di bioprinting e che un giorno potremmo offrire l’opportunità di trattamenti di medicina rigenerativa per la sostituzione di regioni tracheali danneggiate o malate”, ha aggiunto Anthony Atala, MD, direttore del WFIRM e coautore della carta. “I prossimi passi nella ricerca sarebbero di valutare la funzione a lungo termine per garantire un’adeguata formazione di tessuti e ritenzione di forza.”
