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Organoidi: intestino, fegato, polmoni e reni in miniatura per salvarci la vita.

Micro-organi costruiti in laboratorio possono essere utilizzati come modelli di studio delle malattie e della miglior terapia da somministrare.

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La vita si svolge in (almeno) tre dimensioni.
Studiare la sue basi molecolari e cellulari su modelli di cellule piatte “sdraiate” su un vetrino non è, talvolta, sufficiente ad ottenere una adeguata comprensione biologica, pertanto gli scienziati hanno recentemente definito un nuovo e brillante strumento a loro disposizione: l’utilizzo di riproduzioni tridimensionali derivati da cellule staminali multicellulari che imitano i tessuti in vivo detti “organoidi”.

Per il loro affascinante potenziale come strumenti per sondare la biologia e le malattie umane gli organoidi sono stati scelti in un editoriale pubblicato su Nature Methods a gennaio 2018 come “Metodo dell’anno - 2017”.

La coltura tridimensionale di cellule e/o frammenti di organi non è uno strumento completamente nuovo. Ma è solo di recente che la conoscenza dello sviluppo ed dell'omeostasi tissutale da un lato e della biologia della matrice extracellulare dall'altro, si sono coalizzati con una crescente esperienza nella coltura di cellule staminali (anche nei mammiferi) per canalizzare le straordinarie proprietà auto-organizzanti delle cellule staminali e dei loro derivati in modelli in vitro realistici del tessuto umano. I modelli di organoidi sono stati coltivati per molti organi: cervello, fegato, rene, mammella, retina e organi del tratto gastrointestinale, tra gli altri.

Le potenziali applicazioni degli organoidi (“Organoids: the body builders”) sono veramente vaste:
  • Forniscono una fonte di tessuto umano per studiare i vari processi biologici (dalle malattie infettive come l'infezione da virus Zika, a disturbi del gene singolo come la fibrosi cistica fino alle condizioni complesse come il cancro).
  • Le strutture tridimensionali ottenute dalle cellule staminali potrebbero rappresentare un'alternativa ai test animali.
  • Possono essere modificati per trasportare una variante genetica o una mutazione di interesse, o addirittura modulate su molteplici background genetici (potrebbero così essere potenti modelli per esaminare le conseguenze fenotipiche di un dato genotipo).
  • Il profilo trascrizionale di una singola cellula è un'altra area di sviluppo di metodi che viene sfruttata su questi campioni (per caratterizzare organoidi risultanti da diversi metodi di coltura, per tracciare la genesi, sia per comprendere gli effetti di una mutazione).
Gli organoidi possono contenere una vasta gamma di tipi di cellule: ad esempio, è stato segnalato che gli organoidi del rene ne hanno almeno dieci, con una struttura veramente complessa: si tratta di una nuova frontiera che potrebbe essere una valida strada verso la generazione di organi per trapianti oltr e che sostituire gli animali da laboratorio.

D’altra parte gli organoidi rimangono modelli imperfetti in termini di rappresentazione del tipo cellulare, struttura e funzione rispetto all’organo “maturo”. Questi modelli si evolveranno; avranno bisogno di essere continuamente valutati e qualsiasi interpretazione biologica moderata da una valutazione dei loro limiti. Chiaramente, anche gli esperimenti sui modelli animali non possono pertanto essere abbandonati e i dati sul tessuto fetale umano continueranno ad essere necessari come “benchmark”. Come conseguenza della loro complessità e della loro generazione attraverso l'auto-organizzazione, questi preparativi sono anche soggetti a variabilità. Entrambe le variazioni tecniche e biologiche devono essere quindi prese in considerazione affinché gli organoidi raggiungano la loro piena utilità.

Affascinanti aree correlate di questa tecnologia nascente comprendono, inoltre, altre affascinanti applicazioni come:
  1. "gastruloidi": colonie di cellule staminali embrionali ingegnerizzate
  2. "organo su chip" che integrano la perfusione microfluidica con la cultura tridimensionale.
  3. Organi bioartificiali (BAL)
Nel numero di gennaio ’18 di Nature Methods un assaggio di questa innovativa tecnologia con la speranza di trasmettere alcune delle eccitanti possibilità della cultura organoide umana.
Visualizza il documento Organoids: the body builders.pdf Collegamnto esterno Organoids: the body builders
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