Disegnare modelli 3D del midollo osseo con inchiostro di seta
Il corpo umano possiede una straordinaria capacità di reagire alle lesioni producendo piastrine che favoriscono la coagulazione del sangue. Questo intricato processo è guidato da cellule giganti chiamate megacariociti, che si trovano nel midollo osseo. Tuttavia, patologie quali la leucemia, le infezioni virali e le malattie del sangue possono interrompere questo processo, rendendo il paziente vulnerabile alle lesioni. I ricercatori del progetto SILKink(si apre in una nuova finestra), finanziato dal Consiglio europeo per l’innovazione(si apre in una nuova finestra), hanno raccolto questa sfida sviluppando un’innovativa stampante a bio-inchiostro che utilizza la seta come materiale di base. Il sistema è in grado di stampare in 3D modelli di midollo osseo che possono poi essere colonizzati con cellule vive per studiare le patologie ossee e persino per produrre piastrine ex vivo. Questo progresso innovativo potrebbe potenziare notevolmente la ricerca medica in Europa e portare alla produzione di farmaci su misura e alla medicina personalizzata, un obiettivo fondamentale della strategia EU4Health(si apre in una nuova finestra). «L’obiettivo del progetto era utilizzare l’inchiostro di seta per capire se fosse possibile impiegare questo sistema per lo studio dei farmaci», afferma Alessandra Balduini, coordinatrice del progetto SILKink, del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università di Pavia(si apre in una nuova finestra), in Italia.
Modelli migliorati di midollo osseo
Balduini e il suo team sviluppano da anni modelli di midollo osseo, perfezionandone i meccanismi e affinandone gli aspetti clinici. Qualsiasi bio-inchiostro utilizzato per creare modelli di midollo osseo deve garantire una struttura sufficiente a consentire la differenziazione dei megacariociti, le grandi cellule presenti nel midollo osseo che producono le piastrine. Sebbene i modelli esistenti abbiano funzionato bene, mancano della morbidezza necessaria per riprodurre fedelmente il tessuto del midollo osseo. Se la struttura del midollo osseo non è adeguatamente rappresentata, le cellule che vi vengono introdotte possono subire stress e danni. Ciò comporta alterazioni del loro DNA che mascherano l’effetto dei farmaci testati nel modello, rendendo più difficile individuare trattamenti efficaci. Per questo motivo, i ricercatori hanno puntato sulla seta. La fibra di seta, una fibra naturale ricavata dai bozzoli dei bachi da seta allevati, è allo stesso tempo flessibile e incredibilmente resistente, oltre a rappresentare un efficace mezzo per la somministrazione di farmaci. «Poiché stiamo ricreando le condizioni del midollo osseo, le cellule si trovano in uno stato simile a quello fisiologico, quindi presentano meno danni al DNA, meno stress e meno infiammazione. In questo modo è possibile studiare l’impatto di un farmaco in un sistema reale», spiega Balduini.
Commercializzazione delle proprietà curative della seta
Un altro risultato importante del progetto è stato l’avvio di una start-up, Silk4B(si apre in una nuova finestra), con l’obiettivo di commercializzare i modelli 3D avanzati di midollo osseo sviluppati dal team e i relativi prodotti a base di seta. «Offriamo ai ricercatori la possibilità di utilizzare modelli di midollo osseo di cui possano davvero fidarsi per i loro esperimenti», osserva Balduini. La start-up commercializza i propri prodotti a ricercatori, aziende farmaceutiche e accademici di tutto il mondo.
Ulteriore sviluppo del bio-inchiostro di seta
Balduini e il suo team continuano a lavorare sull’inchiostro e, ad esempio, hanno messo a punto un sistema che ne permette il cambio di colore, in modo da facilitare l’individuazione di eventuali anomalie nel sistema. Stanno inoltre lavorando a una piattaforma basata su midollo osseo di seta per la produzione in serie di piastrine destinate alla trasfusione. Attualmente sono allo studio diverse applicazioni per questi modelli, tra cui la coltura di cellule dei pazienti e l’analisi della loro risposta ai farmaci. A lungo termine, la speranza è che questo sistema a base di seta venga utilizzato in ambito clinico, anche se ci vorranno ancora alcuni anni.