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La biostampa 3D assembla per la prima volta il tessuto funzionale del cervello umano  

Gli scienziati hanno sviluppato una piattaforma di bioprinting 3D che assembla tessuti neurali umani funzionali. Le cellule progenitrici nei tessuti stampati crescono per formare circuiti neurali e stabilire connessioni funzionali con altri neuroni imitando così i tessuti cerebrali naturali. Si tratta di un progresso significativo nell’ingegneria dei tessuti neurali e nella tecnologia della biostampa 3D. Tali tessuti neurali biostampati possono essere utilizzati nella modellazione di malattie umane (come l'Alzheimer, il Parkinson, ecc.) causate da un deterioramento delle reti neurali. Qualsiasi indagine sulle malattie del cervello richiede la comprensione di come funzionano le reti neurali umane.  

Bioprinting 3D è un processo additivo in cui un biomateriale naturale o sintetico idoneo (bioink) viene miscelato con cellule viventi e stampato, strato dopo strato, in strutture tridimensionali simili a tessuti naturali. Le cellule crescono nel bioinchiostro e le strutture si sviluppano per imitare il tessuto o l'organo naturale. Questa tecnologia ha trovato applicazioni in rigenerativa medicina per la bioprinting di cellule, tessuti e organi e nella ricerca come modello per studiare il corpo umano in vitro, in particolare il sistema nervoso umano.  

Lo studio del sistema nervoso umano deve affrontare limitazioni dovute all'indisponibilità di campioni primari. I modelli animali sono utili ma soffrono di differenze specie-specifiche, da qui l’imperativo di in vitro modelli del sistema nervoso umano per studiare come operano le reti neurali umane per trovare trattamenti per malattie attribuite al deterioramento delle reti neurali. 

I tessuti neurali umani sono stati stampati in 3D in passato utilizzando cellule staminali, tuttavia queste mancavano della formazione della rete neurale. Il tessuto stampato non aveva dimostrato di aver formato connessioni tra le cellule per diversi motivi. Ora queste carenze sono state superate.  

In uno studio recente, i ricercatori hanno scelto l'idrogel di fibrina (costituito da fibrinogeno e trombina) come bioinchiostro di base e hanno pianificato di stampare una struttura a strati in cui le cellule progenitrici potessero crescere e formare sinapsi all'interno e tra gli strati, ma hanno cambiato il modo in cui gli strati vengono impilati durante stampa. Invece del modo tradizionale di impilare gli strati verticalmente, hanno scelto di stampare gli strati uno accanto all’altro orizzontalmente. A quanto pare, questo ha fatto la differenza. È stato scoperto che la loro piattaforma di biostampa 3D assembla tessuto neurale umano funzionale. Un miglioramento rispetto ad altre piattaforme esistenti, il tessuto neurale umano stampato da questa piattaforma formava reti neurali e connessioni funzionali con altri neuroni e cellule gliali all'interno e tra gli strati. Questo è il primo caso del genere e rappresenta un significativo passo avanti nell’ingegneria dei tessuti neurali. La sintesi in laboratorio del tessuto nervoso che imita il funzionamento del cervello sembra entusiasmante. Questo progresso aiuterà sicuramente i ricercatori nella modellizzazione delle malattie umane del cervello causate da una rete neurale compromessa per comprendere meglio il meccanismo per trovare un possibile trattamento.  

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Riferimenti:  

  1. Cadena M., et al 2020. Bioprinting 3D dei tessuti neurali. Materiali sanitari avanzati, volume 10, numero 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600 
  1. Yan Y., et al 2024. Bioprinting 3D di tessuti neurali umani con connettività funzionale. Tecnologia delle cellule staminali cellulari| Volume 31, numero 2, P260-274.E7, 01 febbraio 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009  

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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