Malattie gastrointestinali-Immagine: Ricostituzione dello stomaco umano in un dispositivo MPS. Credito: UNIST-
Un nuovo sviluppo nell’ingegneria biomedica ha portato alla creazione di un sistema microfisiologico dello stomaco umano (hsMPS) che rappresenta un significativo passo avanti nella comprensione e nel trattamento di varie malattie gastrointestinali, compreso il cancro allo stomaco.
Il gruppo di ricerca, guidato dal Professor Tae-Eun Park del Dipartimento di ingegneria biomedica dell’UNIST e dal Professor Seong-Ho Kong dell’Ospedale universitario nazionale di Seoul, ha sviluppato con successo un chip biomimetico che combina le tecnologie degli organoidi e degli organi su chip per simulare i complessi meccanismi di difesa della mucosa gastrica umana.
Gli organoidi, che imitano gli organi umani utilizzando cellule staminali, hanno mostrato un grande potenziale come modelli in vitro per lo studio di funzioni specifiche. Tuttavia, non hanno la capacità di replicare la stimolazione meccanica o le interazioni cellula-cellula presenti nel corpo umano. Questa limitazione ha spinto i ricercatori a sviluppare un biochip innovativo in grado di ricreare sistemi di protezione della mucosa gastrica reali.
Il biochip di nuova concezione incorpora il flusso di fluido all’interno dei suoi canali microfluidici per simulare stimoli meccanici e facilitare le interazioni cellula-cellula. Le cellule del substrato mesenchimale esposte al flusso del fluido attivano la proliferazione delle cellule staminali gastriche promuovendo l’equilibrio della differenziazione cellulare”.
Questo processo in definitiva imita le caratteristiche chiave necessarie per lo sviluppo di barriere funzionali della mucosa gastrica a un livello biologicamente rilevante.
“Un risultato notevole dimostrato da questo hsMPS è la sua capacità di scoprire meccanismi di difesa mai visti prima contro l’Helicobacter pylori, un agente patogeno associato a varie malattie dello stomaco, in modi che non erano possibili con i modelli esistenti”, spiegano gli autori. “È stato osservato che il peptide della mucosa gastrica noto come TFF1 forma strutture simili a mosaici all’interno di gruppi infetti da Helicobacter pylori, formando una barriera protettiva essenziale per stabilire un efficiente sistema di difesa contro fattori infettivi esterni. La soppressione dell’espressione dei peptidi della mucosa gastrica ha provocato reazioni infiammatorie più gravi“.
“Questo studio presenta il potenziale del nostro modello di osservare le interazioni dinamiche tra cellule epiteliali e cellule immunitarie in chip infettati da Helicobacter pylori, contribuendo a una comprensione completa della stabilità della barriera della mucosa gastrica“, ha spiegato il Professor Park.
Leggi anche:Malattie gastrointestinali: verso nuovi trattamenti
I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 31 luglio su Advanced Science. Questi progressi nel campo delle hsMPS aprono nuove strade per lo studio delle interazioni ospite-microbo, lo sviluppo di strategie terapeutiche per le infezioni gastriche e l’acquisizione di una comprensione più profonda delle malattie gastrointestinali. Questa innovativa tecnologia dei biochip ha il potenziale di ridurre la dipendenza dalla sperimentazione animale fornendo al contempo preziose informazioni sui complessi processi fisiologici all’interno dello stomaco umano.
Fonte:Advanced Science
