Gli scienziati creano tessuto polmonare vivente stampato in 3D

I ricercatori dell'UBC Okanagan hanno sviluppato un modello biostampato in 3D che riproduce fedelmente la complessità del tessuto polmonare naturale: un'innovazione che potrebbe trasformare il modo in cui gli scienziati studiano le malattie polmonari e sviluppano nuove terapie.

Il professore associato della Facoltà di Scienze Irving K. Barber, il dott. Emmanuel Osei, afferma che il modello produce un tessuto che ricorda molto da vicino la complessità del polmone umano, il che potrebbe migliorare i test sulle malattie respiratorie e lo sviluppo di farmaci.

"Per svolgere le nostre ricerche e i test necessari, con cui studiamo i meccanismi di complesse malattie polmonari per trovare nuovi bersagli farmacologici, dobbiamo essere in grado di creare modelli paragonabili al tessuto umano", afferma.

Il team di ricercatori ha utilizzato un bioinchiostro composto da gelatina modificata con polimeri fotosensibili e un polimero chiamato diacrilato di polietilenglicole per stampare in 3D un idrogel contenente molteplici tipi di cellule e canali per ricreare la struttura vascolare delle vie aeree umane.

Una volta stampato, l'idrogel si comporta in modo molto simile alla complessa struttura meccanica del tessuto polmonare, migliorando il modo in cui studiamo il modo in cui le cellule rispondono agli stimoli.

"Il nostro obiettivo era creare un modello in vitro delle vie aeree umane più fisiologicamente rilevante", afferma il Dott. Osei, che collabora anche con l'Heart and Lung Innovation Centre dell'UBC. "Integrando le componenti vascolari, possiamo modellare meglio l'ambiente polmonare, fondamentale per lo studio delle malattie e la sperimentazione di farmaci".

Il dott. Osei ha spiegato che quando a una persona viene diagnosticato un cancro ai polmoni, un chirurgo, con il consenso del paziente, può rimuovere la zona interessata insieme a una parte del tessuto polmonare sano e donare questi campioni ai ricercatori.

"Tuttavia, un ricercatore non ha alcun controllo sulla quantità di tessuto che riceve", spiega. "A volte può trattarsi semplicemente di un piccolo frammento di tessuto portato in laboratorio e trattato con diverse sostanze chimiche per i test. Ora, con la biostampa 3D, possiamo isolare cellule da questi tessuti dei donatori e potenzialmente ricreare tessuto aggiuntivo e campioni di test per condurre ricerche nei nostri laboratori senza dover ricorrere a nuovi campioni di donatori".

Molte malattie polmonari sono attualmente incurabili, tra cui la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), l'asma, la fibrosi polmonare idiopatica e il cancro, ha affermato il Dott. Osei. La capacità di creare modelli per i test rappresenta un significativo passo avanti nella ricerca sulle malattie respiratorie e nello sviluppo di farmaci.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Biotechnology and Bioengineering in collaborazione con Mitacs e supportato da Providence Health Care, rappresenta un passo avanti verso la comprensione di aspetti delle malattie polmonari quali cicatrici e infiammazioni e potrebbe portare a cure future per diverse patologie.

L'articolo descrive test che includono l'esposizione di un modello 3D biostampato all'estratto di fumo di sigaretta, che ha permesso ai ricercatori di osservare un aumento delle citochine pro-infiammatorie, marcatori della risposta infiammatoria del tessuto polmonare alla nicotina.

"Il fatto che siamo stati in grado di creare questo modello e poi di utilizzare fattori scatenanti specifici, come il fumo di sigaretta, per dimostrare come il modello risponde e imita aspetti delle malattie polmonari rappresenta un passo avanti significativo nella comprensione dei complessi meccanismi delle malattie polmonari e ci aiuterà a capire come trattarle", afferma il dott. Osei.

"Il nostro modello è complesso, ma grazie alla riproducibilità e alla natura ottimale della biostampa, può essere adattato aggiungendo ulteriori tipi di cellule o cellule derivate da pazienti specifici, rendendolo un potente strumento per la medicina personalizzata e la modellazione delle malattie".

Il dott. Osei sottolinea che proseguire questo lavoro mette il suo team di ricerca in una posizione unica per collaborare con colleghi di organizzazioni come l'Immunobiology Eminence Research Excellence Cluster dell'UBC, aziende biotecnologiche e chiunque sia interessato a sviluppare modelli bioartificiali.