Un modello di intestino umano capace di “muoversi” come quello reale, riproducendo in laboratorio la peristalsi e le sollecitazioni meccaniche alle quali sono sottoposte quotidianamente le cellule intestinali. È il risultato dello studio pubblicato sulla rivista Results in Engineering dal gruppo di biofabbricazione coordinato dal professor Giovanni Vozzi, del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e del Centro di Ricerca “E. Piaggio” dell’Università di Pisa, in collaborazione con il professor Yu Shrike Zhang del Brigham and Women’s Hospital e della Harvard Medical School di Boston.
Il dispositivo, tecnicamente un bioreattore, ricrea un ambiente più simile a quello dell’intestino umano rispetto ai modelli tradizionali e consente di mantenere la vitalità cellulare per almeno 28 giorni. Non si limita, quindi, a coltivare le cellule, ma riproduce anche la peristalsi, il movimento ritmico che consente all’intestino di svolgere correttamente le proprie funzioni. L’effetto dello stimolo meccanico è particolarmente significativo: sottoposte al movimento, le cellule intestinali si organizzano spontaneamente in strutture tridimensionali simili ai villi, avvicinando ulteriormente il modello alle caratteristiche del tessuto umano.
“Il nostro obiettivo era superare i limiti dei modelli oggi disponibili, che riproducono solo in parte l’ambiente intestinale – spiega Giovanni Vozzi – Abbiamo dimostrato che il movimento meccanico dell’intestino non è un semplice dettaglio fisiologico, ma un fattore essenziale per guidare lo sviluppo di un tessuto più realistico. Disporre di modelli che imitano fedelmente il comportamento dell’intestino umano significa poter studiare con maggiore precisione le malattie, valutare l’efficacia di nuovi farmaci e ridurre progressivamente il ricorso alla sperimentazione animale“.
Il bioreattore è stato sviluppato nell’ambito di un progetto di dottorato e del progetto MICRO-B, finanziato attraverso il Bando per Dimostratori Tecnologici 2022 dell’Università di Pisa. Il dispositivo è stato inoltre brevettato in collaborazione con il gruppo della professoressa Emilia Ghelardi, del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’Ateneo.
Tra gli elementi distintivi del nuovo sistema ci sono i costi di realizzazione contenuti, un’architettura modulare e la possibilità di riprodurre in maniera fisiologicamente realistica le sollecitazioni meccaniche alle quali è sottoposta la parete intestinale. Caratteristiche che, secondo i ricercatori, potrebbero favorirne l’impiego in diversi ambiti della ricerca biomedica. Le applicazioni, infatti, potrebbero andare oltre lo studio della barriera intestinale. Grazie alla sua versatilità, il bioreattore potrà essere integrato con altri modelli biologici, a partire da quello del microbiota intestinale già sviluppato dallo stesso gruppo di ricerca.
Il prossimo obiettivo è quindi quello di combinare il modello intestinale con altri tessuti per ricostruire in laboratorio l’asse microbiota-intestino-cuore-cervello. Un sistema integrato che potrebbe consentire di studiare con maggiore precisione l’origine e l’evoluzione di patologie cardiovascolari e neurodegenerative. La linea di ricerca è già al centro di 2 progetti di dottorato che coinvolgono, oltre a Vozzi e Ghelardi, la professoressa Vittoria Raffa e la professoressa Arianna Tavanti, entrambe dell’Università di Pisa, e il dottor Federico Vozzi dell’Istituto di Fisiologia Clinica del CNR.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?