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Tornare a camminare con le cellule staminali sparate da un ugello di stampante

Con l’avanzare della tecnologia e le conoscenze mediche odierne, é stato possibile generare il primo midollo spinale con l’ausilio di una stampante 3D. Lo scaffold, con il supporto delle cellule staminali, ha permesso la riparazione di lesioni spinali nei ratti.

Il progetto in sintesi

Grazie al gruppo dell’Università della California di San Diego, guidato da Mark Tuszynski, é stato possibile realizzare l’impossibile. Qui é stato creato il primo midollo spinale al mondo stampato in 3D, successivamente “riempito” con le cellule staminali. Prima di inserirle nello scaffold, le cellule sono state indotte a differenziarsi in staminali nervose. Tutti i procedimenti e le ricerche sono state pubblicate sulla rivista scientifica Nature Medicine.

Il principio

Grazie all’uso delle più avanzate tecnologie delle stampanti 3D, é stato possibile realizzare uno scaffold capace di imitare le strutture fisiche del midollo spinale. In questo modo è stato possibile ricreare la struttura del sistema nervoso centrale.

Shaochen Chen, uno dei ricercatori, ha definito questa struttura “Come un ponte che allinea gli assoni – cioè i cavi che permettono lo scambio di informazioni tra i neuroni – da un capo all’altro del midollo spinale lesionato. Gli assoni possono diffondersi e ricrescere in ogni direzione, ma l’impalcatura li ‘guida’ nella giusta direzione, durante la crescita, per completare le connessioni del midollo spinale”.

Lo scaffold

Lo scaffold del midollo spinale stampato in 3D é strutturato in modo tale da avere una serie di canalicoli larghi due volte un capello. Tale struttura é importante, perché permette alle cellule che vi saranno inserite di penetrare in profondità nella struttura. Inoltre, la struttura a groviera aiuta il processo di vascolarizzazione. In questo modo le cellule si possano organizzare mimando la normale condizione fisiologica. Interfacciando il manufatto con le lesioni spinali é quindi teoricamente possibile riallacciare il collegamento neuronale interrotto.

La stampante 3D

L’avanzata tecnologia 3D utilizzata per ricreare la struttura di base ha permesso di generare impianti di due millimetri in solo 1,6 secondi. Tempi molto rapidi in confronto alle ore normalmente necessarie per strutture meno articolate, generate con le stampanti 3D convenzionali. Al momento la procedura è stata eseguita con successo solo sui ratti, ma é adattabile anche al midollo spinale umano. A tale scopo, i ricercatori hanno stampato scaffold umani di quattro centimetri in soli 10 minuti.

La procedura

Dopo aver studiato la lesione dei ratti, i ricercatori hanno creato con la stampante 3D una struttura, la hanno caricata con le cellule staminali e poi trapiantata nell’animale. In breve tempo, circa due mesi, é stata osservata la crescita di nuovi tessuti attorno alle lesioni del midollo. Ciò ha comportato la ripresa delle funzioni motorie delle zampe posteriori che prima erano paralizzare. Cosa importante, é stato dimostrato che il sistema circolatorio é penetrato nella struttura inserita artificialmente. Infatti, dopo questi mesi di “assestamento” si possono osservare vasi sanguigni nuovi. Ciò è importante per mantenere la vitalità cellulare all’interno dell’impianto. Questo é solo il primo passo verso la sperimentazione umana, ma si può sperare che ciò possa essere possibile il prima possibile. Il passo successivo prevede la sperimentazione della stessa tecnica su mammiferi più grandi dei ratti.

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Nata a Napoli nel 1993, Federica Amodio è laureata magistrale in Scienze e Tecnologie Genetiche presso il centro di ricerche genetiche BIOGEM 110 con lode. La sua tesi di laurea, verte sui meccanismi di regolazione del gene Zscan4 da parte dell’acido retinoico nelle cellule staminali embrionali murine. L’espressione di questi geni regolano le prime fasi per lo sviluppo degli embrioni. Per lungo tempo ha collaborato con il centro per una pubblicazione scientifica inerente al suo progetto di tesi.