I ricercatori del SUTD differenziano i corpi embrioidi utilizzando la biostampa
Un team di ricerca della Singapore University of Technology and Design (SUTD) sta esplorando l’uso della stampa 3D per controllare la differenziazione delle cellule staminali nei corpi embrioidi. In particolare, hanno utilizzato la biostampa per trasformare le cellule staminali in cellule cardiache, un processo noto come differenziazione.
Gli esseri umani e tutti gli animali nascono come una singola cellula, che si divide e si moltiplica per formare nuove cellule. Alla fine queste cellule, chiamate cellule staminali, iniziano a differenziarsi, formando diversi tessuti e organi. Questa fase della vita ha ispirato un’intera area della medicina, chiamata medicina rigenerativa, che cerca di controllare la differenziazione delle cellule per far crescere tessuti e organi umani in laboratorio.
I ricercatori che lavorano nella medicina rigenerativa hanno trovato diversi modi per differenziare le cellule staminali. Uno di questi metodi si basa sull’uso di stimolatori chimici. Questo metodo è adatto per creare un unico tipo di cella, il che limita le sue applicazioni. Ad esempio, non è in grado di riprodurre organi, che sono complessi e composti da diversi tipi di cellule.
Un altro approccio, che imita più da vicino il processo di sviluppo cellulare naturale, consiste nel collocare le cellule staminali in piccoli aggregati cellulari chiamati corpi embrioidi. Questi non sono diversi dai veri embrioni in quanto consentono la differenziazione utilizzando un’interazione cellula-cellula. Una delle sfide con questa tecnica, tuttavia, è che gli scienziati finora non sono stati in grado di controllare i parametri nei corpi embrioidi che influenzano i tipi di cellule prodotte.
Il team di ricerca SUTD ha quindi deciso di superare questa sfida utilizzando la stampa 3D per controllare la differenziazione delle cellule staminali nei corpi embrioidi. Lo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Bioprinting, descrive in dettaglio come il team ha biostampato una serie di dispositivi fisici micro-scalati con geometrie specifiche e li ha usati per ottenere precisione nella differenziazione diretta delle cellule staminali attraverso la formazione di corpi embrioidi. Nello specifico, l’AM ha permesso loro di regolare i parametri dei corpi embrioidi per creare cardiomiociti, le cellule che compongono il muscolo cardiaco.
“Il campo della produzione additiva si sta evolvendo a un ritmo senza rivali”, ha spiegato Javier G. Fernandez, assistente ricercatore principale, assistente del SUTD. “Stiamo assistendo a livelli di precisione, velocità e costi inconcepibili solo pochi anni fa. Quello che abbiamo dimostrato è che la stampa 3D ha ora raggiunto il punto di accuratezza geometrica in cui è in grado di controllare il risultato della differenziazione delle cellule staminali. E così facendo, stiamo spingendo la medicina rigenerativa ad avanzare ulteriormente insieme al ritmo accelerato dell’industria della produzione additiva”.
Rupambika Das, dottoranda del SUTD e primo autore dello studio, ha aggiunto: “L’uso della stampa 3D in biologia è stato fortemente focalizzato sulla stampa di tessuti artificiali utilizzando cellule cariche di cellule, per costruire organi artificiali ‘pezzo per pezzo’. Ora, abbiamo dimostrato che la stampa 3D ha il potenziale per essere utilizzata in un approccio bio-ispirato in cui possiamo controllare le cellule in modo che crescano in un laboratorio proprio come crescono in vivo”.
