Un innovativo studio condotto dall’IBEC (Institut de Bioenginyeria de Catalunya) descrive lo sviluppo di una tecnica avanzata per controllare la formazione di strutture simili alle cripte e ai villi intestinali usando una tecnica di stampa delle proteine a contatto.
Il metodo sviluppato dal gruppo Biomimetic Systems for Cell Engineering dell’IBEC si basa sulla stampa di pattern definiti di proteine chiave, come Wnt3a ed EphrinB1, su una membrana basale. Queste proteine sono essenziali per l’organizzazione e la differenziazione del tessuto epiteliale intestinale. Grazie a questa tecnica, i ricercatori sono riusciti a controllare come e dove si formano strutture come le cripte e i villi nell’intestino. Il sistema consente anche di studiare il ruolo di ciascuna di queste proteine in modo individuale e controllato.
La Struttura delle Cellule Intestinali sotto Controllo
“Le cellule con cui lavoriamo si auto-organizzano in compartimenti distinti che replicano con precisione le strutture intestinali. Ciò che otteniamo con il nostro metodo, basato sulla stampa a contatto delle proteine, è il controllo su come e dove queste strutture si formano. Lo facciamo disponendo queste proteine in specifici pattern, come cerchi o fori,” spiega Jordi Comelles, ricercatore senior dell’IBEC e professore associato all’Università di Barcellona (UB), co-autore dello studio.
Un Nuovo Sistema per Studiare la Funzione dell’Intestino
Questo metodo innovativo permette anche l’analisi individuale dei fattori coinvolti nell’organizzazione e nel funzionamento dell’intestino, rivelandone il ruolo in processi chiave come la proliferazione e la differenziazione cellulare. “Ad esempio, abbiamo osservato che Wnt3a esogeno può ridurre la produzione dello stesso fattore a livello endogeno, aprendo nuove possibilità per manipolare queste vie di segnalazione,” aggiunge Comelles.
Questa metodologia consente di controllare come le cellule intestinali si raggruppano, a seconda delle dimensioni e della disposizione dei pattern di Wnt3a. “Il nostro obiettivo era creare un sistema che riproducesse meglio il tessuto intestinale umano. Questo modello ci permetterà di studiare in dettaglio processi chiave come la rigenerazione cellulare o i cambiamenti associati a malattie come il cancro e le malattie infiammatorie croniche,” afferma Elena Martínez Fraiz, ricercatrice senior dell’IBEC, professore associato alla UB e leader dello studio.
Simulazioni al Computer per Approfondire i Meccanismi Biologici
Il team ha anche utilizzato modelli informatici per simulare le interazioni tra le vie di segnalazione, fornendo una visione più dettagliata dei processi coinvolti nell’organizzazione cellulare. Questa innovazione non solo migliora la nostra comprensione della biologia intestinale, ma apre anche nuove opportunità per testare farmaci, studiare malattie in un ambiente controllato e sviluppare trattamenti più efficaci.
Questo lavoro fa parte della tesi di dottorato di Enara Larrañaga nel gruppo di Martínez all’IBEC. La ricerca ha visto anche la collaborazione con il gruppo di Bioingegneria per la Salute Riproduttiva dell’IBEC, guidato da Samuel Ojosnegros; il Centro de Investigación Biomédica en Red – Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN); l’European Molecular Biology Laboratory (EMBL) di Barcellona; e l’Istituto di Ricerca Biomedica di Barcellona (IRB).
Conclusioni e Prospettive Future
Lo studio, intitolato Long-range organization of intestinal 2D-crypts using exogenous Wnt3a micropatterning, è stato pubblicato su Nature Communications e rappresenta un passo avanti significativo nel miglioramento della nostra capacità di replicare e studiare la biologia intestinale in laboratorio. Le implicazioni di questa ricerca potrebbero rivoluzionare il modo in cui comprendiamo e trattiamo le malattie intestinali e potrebbero aprire nuove strade per la medicina rigenerativa.
