Scienziati della Northwestern University hanno sviluppato un nuovo dispositivo chiamato Lattice per studiare le interazioni tra un massimo di otto colture di tessuti di organi unici (cellule di un organo umano) per lunghi periodi di tempo e replicare il modo in cui risponderanno gli organi reali. Il dispositivo è in grado di simulare qualsiasi malattia umana in più organi o testare nuovi farmaci senza mai entrare o danneggiare il corpo umano, si tratta di un importante progresso rispetto agli attuali sistemi in vitro, che possono studiare contemporaneamente solo due colture.
L’obiettivo del team di scienziati è simulare ciò che accade all’interno del corpo per analizzare, ad esempio, come l’obesità potrebbe influenzare una particolare malattia; come le donne metabolizzano i farmaci in modo diverso rispetto agli uomini; o cosa potrebbe inizialmente causare una malattia che alla fine colpisce più organi.
Julie Kim, scienziata, professoressa di ostetricia e ginecologia presso la Feinberg School of Medicine della Northwestern University, ha affermato:
«Quando succede qualcosa nel corpo, non sappiamo esattamente chi sta parlando con chi. Attualmente, gli scienziati utilizzano piastre che hanno uno o due tipi di cellule, e poi fanno ricerche e analisi approfondite, ma il dispositivo Lattice fornisce un enorme progresso, questa piattaforma è molto più adatta a imitare ciò che accade nel corpo, perché può simulare molti organi contemporaneamente».
Lo studio dettagliato sulla nuova tecnologia di Lattice (vedi video) è stato pubblicato nella rivista Lab on a Chip.
Simulatore di malattia a scelta
Il dispositivo microfluidico è dotato di una serie di canali e pompe che fanno scorrere i fluidi (sangue simulato) tra gli otto pozzetti, mentre un computer collegato a Lattice, in ogni pozzetto controlla con precisione la quantità di fluido che scorre, dove scorre e quando, praticamente lo scienziato a seconda della malattia o del farmaco che vuole testare, può riempire ogni pozzetto con un diverso tessuto d’organo, ormone, tipo di malattia o farmaco.
Il laboratorio di Julie Kim ad esempio, sta utilizzando Lattice per studiare la sindrome dell’ovaio policistico (PCOS), che è una condizione caratterizzata da uno squilibrio degli ormoni riproduttivi e problemi di metabolismo. Gli scienziati non sono ancora sicuri del perché o del modo in cui si sviluppa la PCOS. Sebbene colpisca le ovaie, sono interessati molti altri organi del corpo.
Julie Kim ha affermato:
«Ciò che possiamo fare con Lattice è iniziare a manipolare e controllare quale organo sta causando la malattia, quindi, in un esperimento, potremmo iniziare con un’ovaia PCOS per vedere come influisce sul fegato o sui muscoli; un altro esperimento potrebbe esaminare se è l’elevata insulina associata alla malattia che spinge i diversi sistemi di organi a comportarsi in modo irregolare. Possiamo controllare i tessuti e ordinarli in modi specifici».
Controllo a prova di errore prima degli studi clinici
L’attuale metodo per testare nuovi farmaci inizia in laboratorio in una piastra (in vitro), quindi viene testato su modelli animali e successivamente passa agli studi clinici sull’uomo.
Julie Kim ha affermato:
«Non c’è niente a metà tra la sperimentazione sugli animali e la sperimentazione clinica sull’uomo, scopriamo che molti farmaci falliscono negli esseri umani. Lattice potrebbe essere quel passaggio intermedio tra gli studi sugli animali e gli studi clinici, perché possiamo testare i farmaci che hanno superato gli studi sugli animali per vedere se sono sicuri per i tessuti umani. È un ulteriore controllo a prova di errore prima di inserirli nei corpi».
Lattice può essere testato più a lungo rispetto ad altri sistemi in vitro
Le colture cellulari primarie standard nelle attuali piastre in vitro non sopravvivono a lungo. Lattice è stato progettato per fornire terreni freschi (sangue simulato) alle colture ed eliminare gli scarti pompando i terreni attraverso ciascuno degli otto pozzetti, in modo che i tessuti sopravvivano più a lungo. Gli scienziati hanno testato il sistema per un massimo di 28 giorni, sperano di poterlo fare più a lungo.
Julie Kim ha affermato:
«L’obesità, ad esempio, è un importante fattore di rischio per il cancro dell’endometrio, non potremmo mai studiare l’impatto dei fattori di rischio in una piastra perché richiedono colture a lungo termine, in Lattice, possiamo studiare come il grasso influisce direttamente sull’endometrio per un periodo più lungo e studiare alcuni cambiamenti precoci che si verificano nelle cellule endometriali».
Facile da usare per un ampio utilizzo nella ricerca
Lattice è la versione di seconda generazione di EVATAR, la cui creazione è stata guidata da Teresa Woodruff, ex membro della facoltà della Northwestern e coautrice dello studio attuale.
EVATAR in miniatura è un tratto riproduttivo femminile, consente agli scienziati di condurre i test tanto necessari di nuovi farmaci per verificarne la sicurezza e l’efficacia sul sistema riproduttivo femminile. Lattice è stato creato per studiare molte più malattie sia negli uomini sia nelle donne.
Julie Kim in conclusione ha affermato:
«Lattice è più economico e più facile da usare, spero di poterne fare un ampio uso nei campi della ricerca e della farmaceutica. Abbiamo voluto creare qualcosa di facile da usare con EVATAR in modo da non dover ricorrere a ingegneri per l’assemblaggio o la risoluzione dei problemi. Volevamo che fosse facile come usare uno smartphone – tirarlo fuori dalla scatola, accenderlo e usarlo – in modo che i ricercatori potessero ottenere i dati e non dedicare troppo tempo a come farlo funzionare nel loro laboratorio».
