Modelli di motoneuroni in 3D per accelerare lo sviluppo di terapie contro la SLA
Ricercatori dell’Università di Uppsala hanno realizzato organoidi di motoneuroni partendo da cellule prelevate da pazienti, impiegando tecniche di bio-stampa 3D. Questi modelli riproducono fedelmente la struttura dei neuroni motori umani e si candidano come strumento per testare farmaci e strategie terapeutiche in modo meno invasivo rispetto alle sperimentazioni tradizionali.
La sfida della SLA e il potenziale della bio-stampa
La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) provoca la degenerazione progressiva dei motoneuroni, cellule nervose responsabili del controllo dei muscoli volontari. I pazienti sperimentano debolezza crescente, fino alla perdita della capacità di deglutire e respirare autonomamente. Al momento non esiste una cura risolutiva: le terapie approvate rallentano il decorso ma non arrestano il danno neuronale. Una delle difficoltà principali nello sviluppo di nuovi farmaci risiede nell’impossibilità di testare direttamente le molecole sui motoneuroni del paziente, per via dell’accesso limitato al midollo spinale.
Dal tessuto cutaneo all’organoide spinale
Il procedimento ideato dal team guidato da Elena Kozlova prevede di trasformare fibroblasti cutanei del paziente in cellule staminali pluripotenti (iPSC). Queste vengono poi indirizzate verso il destino di progenitori dei motoneuroni, cellule immature in grado di maturare in neuroni motori funzionali. Per ottenere organoidi stampabili, i progenitori vengono miscelati con un bioink a base gelatinosa, il quale viene depositato strato dopo strato da una biostampante ad alta precisione.
Ottimizzazione del bioink e supporto alla maturazione
Nei primi esperimenti le fibre nervose (neuriti) crescevano soltanto in superficie. Per favorire l’espansione tridimensionale, il gruppo di Uppsala ha adottato un gel più morbido ma sufficientemente stabile sotto il peso delle cellule. Contestualmente sono state integrate particelle di silice mesoporosa caricate con fattori di crescita: tali microsfere rilasciano costantemente molecole nutrienti, sostenendo la differenziazione e l’allungamento dei neuriti all’interno dell’impasto.
Riproducibilità e scala di produzione
Uno degli obiettivi primari consiste nel creare centinaia di organoidi identici, indispensabili per testare library di farmaci su modelli genetici diversi. Il protocollo messo a punto da Kozlova e colleghi descrive in dettaglio i parametri di stampa, la composizione del bioink e i tempi di crosslinking del gel, garantendo uniformità tra un batch e l’altro. L’impostazione permette inoltre di includere cellule gliali – fondamentali per il supporto e la regolazione delle funzioni neuronali – avvicinandosi alla complessità di un vero midollo spinale.
Convergenza con altri progressi internazionali
Il gruppo di Tissue Engineering dell’Università del Saskatchewan aveva già dimostrato come scaffold tridimensionali possano guidare la rigenerazione delle terminazioni nervose periferiche, gettando le basi per trapianti di neuroni motori. Parallelamente, ricercatori dell’Accademia delle Scienze Cinese e dell’Università di Scienza e Tecnologia della Cina hanno sperimentato bioink personalizzati caricati con cellule staminali neurali, riabilitando movimenti in animali paralizzati grazie a impianti stampati in 3D.
Impatto sui trial clinici e sulla medicina di precisione
Gli organoidi di motoneuroni firmati Uppsala mettono a disposizione dei farmacologi un modello umano che riflette l’eterogeneità genetica dei pazienti. Ciò apre la via a terapie su misura, riducendo l’insuccesso di sperimentazioni su organismi animali. In prospettiva, studi di farmacocinetica e farmacodinamica condotti su questi organoidi potrebbero accelerare l’approvazione di nuove molecole, minimizzando i rischi per i pazienti.
Prospettive future e sfide operative
Per arrivare all’uso routinario in laboratori e aziende biotech, servono ulteriori sviluppi: automazione della stampa, validazione normativa degli organoidi come “modelli cellulari” e integrazione con tecniche di imaging ad alta risoluzione. L’Università di Uppsala sta già collaborando con partner europei per la produzione in GMP (Good Manufacturing Practice) di bioink e per il trasferimento tecnologico nelle startup del settore.
