Costruire organi pezzo per pezzo

Il grosso problema nella costruzione di organi a partire da una coltura cellulare è sempre stato quello della bidimensionalità. La realizzazione di organi in laboratorio infatti parte da una coltura cellulare che tende a crescere seguendo un percorso bidimensionale, espandendosi cioè in lunghezza e larghezza.
Ma i ricercatori dell' MIT sono riusciti ad ideare un nuovo metodo per costruire organi tridimensionali: incapsulare cellule viventi in strutture a tre dimensioni, secondo un sistema simile al Lego.

Il nuovo sistema, chiamato "micro-muratura", impiega un materiale simile a gel che agisce come cemento, tenendo assieme le cellule (i mattoni della costruzione) man mano che si indurisce. Questi mattoni cellulari acquisiscono quindi le potenzialità di costruire tessuti complessi e tridimensionali. "Sono davvero eleganti ed hanno un'elevata flessibilità nei metodi di costruzione" afferma Jennifer Elisseef, professoressa di ingegneria biomedica della John Hopking University non coinvolta nella ricerca.
Per ottenere una singola cellula da utilizzare per la creazione di tessuti artificiali, i ricercatori devono utilizzare degli enzimi che digeriscono e smantellano il materiale extracellulare che tiene unite le cellule. Ma una volta che le cellule sono libere dalla loro struttura, è molto difficile riassemblarle secondo uno schema che imiti la microarchitettura di un tessuto naturale.
Nel corso degli anni passati, alcuni laboratori sono stati in grado di costruire tessuti come pelle o cartilagine utilizzando delle strutture biodegradabili, ma il meccanismo risulta utile nel caso di tessuti bidimensionali, mentre mostra i suoi limiti quando si vuole ricostruire un'architettura complessa. "Non si ottengono tessuti della stessa complessità di quelli naturali" afferma Ali Khademhosseini, professore della Harvard Division of Health Sciences and Technology, direttamente coinvolto nella ricerca.
Gli scienziati della HST hanno quindi ideato un "Lego biologico" incapsulando le cellule in un polimero chiamato glicole polietilenico (PEG), che ha già trovato in passato molto spazio in ambiente medico. Ma la loro versione del PEG è un polimero liquido che diviene gel quando è illuminato: quando le cellule ricoperte da PEG vengono esposte alla luce quindi, il polimero diviene più solido e racchiude le cellule in cubi dalle dimensioni di 100-500 millesimi di millimetro per lato.
Una volta che le cellule sono all'interno di questi cubi, possono essere disposte secondo schemi complessi utilizzando modelli realizzati con un altro polimero, a base di silicone, per essere poi ricoperte nuovamente dal PEG. I modelli vengono quindi rimossi, il PEG illuminato per indurirsi, ed il gioco è fatto.
Khademhosseini, e l'altro autore della ricerca Gomez Fernandez, hanno utilizzato questo metodo per costruire tubi che possono essere utilizzati come capillari per risolvere uno dei problemi degli organi ingegnerizzati, la mancanza di vasi sanguigni che portino i nutrienti attraverso il sangue. "Se si costruisce un organo, ma non gli si forniscono i nutrienti, è destinato a morire" afferma Fernandez.
Il lavoro di Fernandez e Khademhosseini non è il primo orientato e costruire tessuti tridimensionali; ma le altre ricerche puntano sulla "stampa 3-D" attraverso un robot, costoso e disponibile in pochi laboratori. La ricerca dell'MIT invece non richiede strumentazioni speciali. "Si può riprodurre in qualsiasi laboratorio, è molto semplice" sostiene Fernandez.