UBC Okanagan biostampa un modello polmonare vascolarizzato: più vicino a test farmacologici realistici
Che cosa hanno realizzato
Un team dell’University of British Columbia – Okanagan (UBCO) ha creato un modello 3D di tessuto delle vie aeree che combina tre tipi cellulari (epiteliali, endoteliali e fibroblasti) all’interno di un idrogel con canali “vascolari” perfusabili, avvicinandosi al comportamento meccanico e biologico del polmone umano. Lo studio è pubblicato su Biotechnology and Bioengineering.
Tecnologia e materiali utilizzati
Il costrutto è stato fabbricato con biostampa a DLP (Digital Light Processing) su bioprinters della serie CELLINK LUMENX (LUMENX+ secondo il paper), utilizzando un bioink fotopolimerizzabile composto da PEGDA (80%) e GelMA (20%). La scelta del blend ha permesso di ottenere un modulo di Young ≈ 10,7 kPa, nel range fisiologico del tessuto polmonare, con espansione volumetrica e in peso superiore al 100% in idratazione.
Dati sperimentali chiave
Nel modello tri-coltura la vitalità cellulare è rimasta elevata: fino a 93,8% per i fibroblasti e ≈90,8% per le cellule epiteliali in co-coltura; nel sistema a tre linee il dato resta ≈87% per tutti i tipi cellulari. La morfologia risulta corretta (epitelio “a barriera”, endotelio continuo nei canali, fibroblasti con forme attese).
Validazione funzionale: fumo di sigaretta e risposta infiammatoria
Per verificare la rilevanza fisiologica, i ricercatori hanno esposto il tessuto a estratto di fumo di sigaretta. Il modello ha rilasciato citochine pro-infiammatorie (tra cui IL-6 e IL-8) in modo coerente con quanto osservato nei tessuti umani; la presenza della componente vascolare ha evidenziato risposte immunitarie distinte rispetto a modelli senza vascolarizzazione.
Perfusione e dinamica dei fluidi
I canali “vascolari” sono stati perfusi con una pompa peristaltica, dimostrando la possibilità di simulare il flusso sanguigno e condizioni dinamiche non ottenibili con colture statiche.
Chi guida il progetto e con quali partner
Il lavoro è coordinato da Emmanuel Osei (Irving K. Barber Faculty of Science, UBCO; affiliato anche al Centre for Heart Lung Innovation). Il progetto è in collaborazione con Mitacs e supportato da Providence Health Care.
Perché un modello vascolarizzato è importante
La letteratura segnala che molti modelli in vitro omettono la vascolarizzazione, fattore cruciale per infiammazione, scambio di nutrienti e risposte a farmaci. L’approccio DLP-bioprinting consente architetture complesse e controlli sulle proprietà dell’idrogel, superando limiti dei sistemi 2D o degli organoidi privi di flusso.
Prospettive applicative
Gli autori indicano ricadute per screening farmacologico su BPCO, asma, fibrosi e oncologia polmonare, con possibilità di personalizzazione tramite cellule da pazienti. UBCO sottolinea che la riproducibilità del processo rende il modello estensibile ad altri tipi cellulari o a linee patient-derived.
Contesto nel settore
Sulla stessa direttrice si muovono altre iniziative: Frontier Bio ha presentato tessuto polmonare coltivato integrando biostampa e auto-organizzazione cellulare; società e spin-out accademici stanno sviluppando bioink e idrogeli elastici per vie aeree. Queste tendenze confermano l’interesse industriale verso modelli umani più pertinenti per ridurre dipendenza da modelli animali.
