'Organ-on-a-chip’ Potrebbe accelerare la ricerca sul trattamento delle malattie

I ricercatori hanno sviluppato un tridimensionale “organo su chip,” che consente il monitoraggio continuo in tempo reale delle celle, e potrebbe essere utilizzato per sviluppare nuovi trattamenti per le malattie riducendo il numero di animali utilizzati nella ricerca.

Il dispositivo, che incorpora le cellule all'interno di un transistor 3-D realizzato con un materiale morbido simile a una spugna ispirato alla struttura tissutale nativa, offre agli scienziati la capacità di studiare cellule e tessuti in modi nuovi. Consentendo alle cellule di crescere in tre dimensioni, il dispositivo imita più accuratamente il modo in cui le cellule crescono nel corpo.

Foto: Università di Cambridge

I ricercatori, condotto dall'Università di Cambridge, affermano che il loro dispositivo potrebbe essere modificato per generare più tipi di organi: un fegato su chip o un cuore su chip, per esempio, portando alla fine a un corpo su un chip che simulerebbe il modo in cui i vari trattamenti influiscono sul corpo nel suo insieme.

I loro risultati sono riportati nella rivista La scienza avanza.

tradizionalmente, erano gli studi biologici (e lo sono ancora) fatto in capsule di Petri, dove specifici tipi di cellule vengono coltivate su una superficie piana. Mentre molti dei progressi della medicina fatti dagli anni '50, compreso il vaccino contro la poliomielite, hanno avuto origine nelle capsule di Petri, questi ambienti bidimensionali non rappresentano accuratamente gli ambienti tridimensionali nativi delle cellule umane, e può portare a informazioni fuorvianti e fallimenti dei farmaci negli studi clinici.

“I modelli cellulari bidimensionali hanno servito bene la comunità scientifica, ma ora dobbiamo passare a modelli cellulari tridimensionali per sviluppare la prossima generazione di terapie,”Ha detto Róisín Owens, dal Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biotecnologie di Cambridge, e l'autore senior dello studio.

“Le colture cellulari tridimensionali possono aiutarci a identificare nuovi trattamenti e sapere quali evitare se possiamo monitorarli accuratamente,Ha detto Charalampos Pitsalidis, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica & Biotecnologia, e il primo autore dello studio.

Adesso, 3-Le colture cellulari e tissutali D sono un campo emergente della ricerca biomedica, consentendo agli scienziati di studiare la fisiologia degli organi e dei tessuti umani in modi che non erano stati possibili prima. tuttavia, mentre queste culture 3-D possono essere generate, la tecnologia che ne valuta accuratamente la funzionalità in tempo reale non è stata ben sviluppata.

“La maggior parte delle cellule del nostro corpo comunica tra loro tramite segnali elettrici, quindi per monitorare le colture cellulari in laboratorio, abbiamo bisogno di collegare loro elettrodi,disse Owens. "Tuttavia, gli elettrodi sono piuttosto goffi e difficili da attaccare alle colture cellulari, così abbiamo deciso di capovolgere il tutto e mettere le celle all'interno dell'elettrodo.

Il dispositivo, quale Owens e i suoi colleghi, sviluppato si basa su a “impalcatura” di una spugna polimerica conduttrice, configurato in un transistor elettrochimico. Le cellule vengono coltivate all'interno dello scaffold e l'intero dispositivo viene quindi posizionato all'interno di un tubo di plastica dove possono fluire i nutrienti necessari per le cellule. L'uso del morbido, l'elettrodo in spugna invece del tradizionale elettrodo di metallo rigido fornisce un ambiente più naturale per le cellule ed è la chiave del successo della tecnologia organ on chip nel prevedere la risposta di un organo a stimoli diversi.

Altri dispositivi organo su un chip devono essere completamente smontati per monitorare la funzione delle cellule, ma poiché il design guidato da Cambridge consente il monitoraggio continuo in tempo reale, è possibile effettuare esperimenti a più lungo termine sugli effetti di varie malattie e potenziali trattamenti.

“Con questo sistema, possiamo monitorare la crescita del tessuto, e la sua salute in risposta a droghe o tossine esterne,disse Pitsalidis. «A parte i test tossicologici, possiamo anche indurre una particolare malattia nel tessuto, e studia i meccanismi chiave coinvolti in quella malattia o scopri i trattamenti giusti”.

I ricercatori intendono utilizzare il loro dispositivo per sviluppare a “gut-on-a-chip” e allegalo ad a “cervello su chip” per studiare la relazione tra il microbioma intestinale e la funzione cerebrale nell'ambito del progetto IMBIBE.

fonte: www.laboratorioequipment.com, dall'Università di Cambridge