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Organoidi: mini organi in piastra per la ricerca sulle malattie e nuove cure

Produrre in vitro versioni in miniatura di organi potrebbe sembrare fantascientifico ma, grazie ai progressi nella tecnologia delle cellule staminali e nella bioingegneria, gli scienziati oggi sono in grado di far evolvere artificialmente una massa di cellule in organoidi con proprietà simili a quelle degli organi. Gli organoidi sono cellule coltivate in specifici ambienti tridimensionali (3D); da tali cellule hanno origine mini organi semplificati che mantengono una certa funzione fisiologica. Essi derivano da una o poche cellule, da un tessuto, da cellule staminali embrionali o da cellule staminali pluripotenti indotte, che possono auto-organizzarsi in colture tridimensionali.
Organoidi: mini organi in piastra per la ricerca sulle malattie e nuove cure
A seguito dell’osservazione che in colture 2D il comportamento delle cellule non è paragonabile a quello in vivo, le colture 3D di organoidi sono emerse come sistemi modello promettenti per lo studio dello sviluppo dei tessuti e la generazione di nuove terapie. Con le recenti scoperte tecnologiche, i modelli di coltura 3D sono arrivati​ a rappresentare un’approssimazione più fisiologicamente rilevante dell’ambiente in vivo. Pertanto, i ricercatori nei settori delle scienze fisiche e dell’ingegneria stanno tentando di migliorare le condizioni delle colture 3D per far crescere mini organi in vitro.

Gli organoidi aumentano progressivamente in complessità, mentre i ricercatori iniziano a sondare più in profondità i meccanismi alla base del lignaggio e della differenziazione delle cellule staminali. Oggi si coltivano modelli per molti organi, tra cui cervello, fegato, rene, mammella, retina e organi del tratto gastrointestinale. Il loro potenziale utilizzo varia dai modelli di infezione e screening della tossicità, ai test per molecole farmaceutiche, medicina personalizzata e medicina rigenerativa/sostituzione di organi.

Mini organi per modellare malattie

Questo CORDIS Results Pack presenta i primi risultati della ricerca finanziata dall’UE/CER nel settore degli organoidi. Esso illustra cinque progetti e i loro progressi scientifici nella tecnologia degli organoidi e come questi possano essere utilizzati come modelli simili a quelli in vivo.

Il trasferimento dei risultati dai modelli animali all’uomo è un’evidente strozzatura nella ricerca farmaceutica e ciò è particolarmente vero per patologie cerebrali quali le malattie neurodegenerative e quelle dello sviluppo. Il progetto Mini Brains ha quindi generato organoidi cerebrali per studiare i meccanismi di vari disturbi neurologici e scoprire nuovi farmaci per curarli. TOXANOID ha dimostrato che la loro tecnologia può superare gli attuali sistemi in vitro e sostituire una parte significativa degli studi di tossicologia basati sugli animali. Il gruppo di ricerca ha sviluppato con successo sistemi organoidi per alcuni organi tra cui intestino tenue, colon e fegato.

Tecnologie per organoidi 3D in vitro

ColonCan ha sviluppato nuove colture organoidi tridimensionali ex vivo che replicano gli eventi genetici nel cancro del colon-retto (CRC), la seconda causa più comune di decessi correlati al cancro e li ha utilizzati per testare nuove terapie. COMIET ha creato una nuova piattaforma di coltura cellulare per i tessuti epiteliali per far progredire la modellizzazione in vitro delle malattie, lo screening preclinico per l’efficacia e la tossicità dei farmaci, nonché la comprensione dello sviluppo degli organi. Il progetto CLOC ha prodotto organoidi del fegato in vitro utilizzando epatociti coltivati su impalcature 3D come nuovi modelli per studiare lo sviluppo e le malattie del fegato e il potenziale trattamento dei disturbi colestatici ereditari.
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