Bioprinting 3D: riparazione lesioni del tessuto cerebrale

Recentemente, un team di ricercatori ha utilizzato delle cellule staminali neurali umane al fine di stampare in 3D il tessuto cerebrale. Gli scienziati si sono focalizzati sulla sfera funzionale che imita l’architettura della corteccia cerebrale, lo strato più esterno del cervello. La tecnica rivoluzionaria di bioprinting 3D ha il potenziale per fornire riparazioni individuali per paziente alle lesioni cerebrali.

Cellule del tessuto cerebrale

Il cervello presenta un’architettura delicata e complessa che può essere compromessa da: traumi, ictus, epilessia e/o interventi di chirurgia per la rimozione di masse tumorali. Con la compromissione possono apparire molteplici tipologie di difficoltà, tra cui di comunicazione, movimento e cognizione. Recenti studi hanno confermato che cellule staminali impiantate possono avere il potenziale per far ricrescere il tessuto cerebrale danneggiato. Purtroppo, fino ad ora, si è dimostrato difficile ricreare l’architettura del cervello utilizzando le cellule appena nominate.

Nuovo studio addotta Bioprinting 3D

Un nuovo studio ha portato i ricercatori alla creazione di un tessuto cerebrale a 2 strati mediante la tecnica del bioprinting 3D. Il team ha utilizzato delle cellule staminali neurali umane che, quando impiantate in vivo nel tessuto cerebrale del topo, si sono integrate con esso sia strutturalmente che funzionalmente.

Tecnica di bioprinting utilizzata

La tecnica di bioprinting 3D utilizzata durante la sperimentazione è quella a goccia; questa fornisce un mezzo per progettare tessuti 3D viventi con architetture desiderate consentendo la produzione di tessuti molli senza scaffolds. Questa tipologia di pratica avvicina alla creazione di trattamenti di impianto personalizzati per lesioni cerebrali.

Cosa sono le cellule staminali hiPSC e loro applicazione nello studio

Le cellule staminali umane pluripotenti indotte (hiPSC) presentano un grande potenziale per l’uso nelle terapie rigenerative dei tessuti. Sono cellule staminali artificiali derivate da cellule somatiche geneticamente riprogrammate, dando loro la capacità unica di differenziarsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo. Nello studio attuale, i ricercatori hanno differenziato le hiPSC in 2 tipologie di cellule progenitrici neurali progettate per formare strati superiori e profondi della corteccia cerebrale. Si sono utilizzate queste cellule per la creazione di 2 bioink; essi sono stati stampati in tessuti stratificati utilizzando il bioprinting 3D a goccia. Le cellule stampate si sono lasciate maturare prima che i tessuti stratificati fossero impiantati nel tessuto cerebrale vivente del topo. Dopo l’impianto si sono monitorate la loro crescita e attività per una settimana.

Analisi raccolte dai tessuti impiantati e creati mediante bioprinting 3D

I tessuti impiantati hanno dimostrato una forte integrazione con le cellule cerebrali del topo, compresa la formazione di processi neurali e la migrazione dei neuroni attraverso il confine tra impianto e ospite. Le cellule impiantate hanno anche mostrato un’attività di segnalazione correlata alle cellule ospiti, indicando che le cellule comunicavano tra loro e presentano un’evidente integrazione funzionale e strutturale.

Conclusioni e prospettive future

Poiché la corteccia cerebrale umana presenta fino a 6 strati di cellule nervose, i ricercatori prevedono di perfezionare la tecnica di bioprinting 3D a goccia per creare tessuti più complessi e multi-strato che imitino più realisticamente l’architettura del cervello. Oltre al potenziale uso del tessuto stampato nella riparazione delle lesioni cerebrali, si prevede che tale tipologia di tecnica possa essere anche utilizzata nei test antidroga, negli studi sullo sviluppo del cervello e per migliorare la comprensione della cognizione. In conclusione, il progresso raggiunto segna un passo significativo verso la fabbricazione di materiali con la piena struttura e funzione dei tessuti cerebrali naturali. Quanto scoperto fornirà un’opportunità unica per esplorare il funzionamento della corteccia umana e, a lungo termine, offrirà speranza ai pazienti che hanno subito delle lesioni cerebrali.