Una rivoluzione nella stampa 3D: tessuto cerebrale umano
La stampa 3D ha compiuto un passo avanti straordinario grazie al lavoro svolto dai ricercatori dell’Università del Wisconsin-Madison, i quali sono riusciti a produrre tessuto cerebrale umano capace di crescere e operare come quello naturale. Questa scoperta potrebbe trasformare radicalmente il modo in cui approcciamo lo studio delle cellule staminali, delle neuroscienze e della genesi di numerose patologie neurologiche e psichiatriche.
Un modello potente per la ricerca
Il tessuto cerebrale, come quello del cervelletto mostrato nell’immagine, rappresenta una rete complessa di cellule e connessioni. La nuova metodologia di stampa 3D ha permesso di riprodurlo fedelmente, fornendo un modello estremamente efficace per analizzare il modo in cui le cellule cerebrali e le diverse parti del cervello interagiscono tra loro nell’essere umano. Questo potrebbe modificare in maniera significativa il nostro approccio alla biologia delle cellule staminali, alle neuroscienze e alla genesi di molte malattie neurologiche e psichiatriche.
Una tecnica innovativa
La stampa 3D ha fatto progressi notevoli negli ultimi anni, dando vita a una gamma di applicazioni sorprendenti. Tuttavia, i tentativi di stampare in 3D il tessuto cerebrale hanno avuto finora un successo limitato. L’innovazione è giunta quando il team dell’UW-Madison ha deciso di affrontare il problema da una prospettiva differente.
Invece di sovrapporre gli strati verticalmente, come avviene nella stampa 3D tradizionale, hanno optato per un approccio orizzontale. Hanno coltivato cellule cerebrali da cellule staminali pluripotenti indotte, disponendole come una fila di matite all’interno di un gel morbido che hanno denominato “bio-ink”.
Il futuro della ricerca sul cervello
Il tessuto stampato in 3D possiede una struttura sufficientemente solida per mantenersi coeso, ma è al contempo abbastanza morbido da consentire ai neuroni di crescere l’uno nell’altro e iniziare a comunicare, un aspetto cruciale se si desidera che il tessuto si sviluppi come avverrebbe all’interno di un corpo umano.
Un tessuto che respira
Il tessuto rimane piuttosto sottile, il che agevola l’ossigenazione dei neuroni e l’assorbimento dei nutrienti dal mezzo di crescita. I neuroni possono estendersi attraverso ogni strato di gel stampato, formando collegamenti sia all’interno che tra di essi, come la rete di connessioni intricate che si trova nel cervello. Possono inviare segnali, formare reti e interagire rilasciando neurotrasmettitori. Il team ha persino integrato un altro tipo di cellula, gli astrociti, nel tessuto per facilitare l’interazione con i neuroni.
Una precisione senza precedenti
Il livello di precisione e controllo ottenuto con questa tecnica supera quello raggiungibile con i cosiddetti “mini cervelli”, organoidi cerebrali umani coltivati da cellule staminali. Il sistema di stampa 3D è stato ulteriormente testato producendo tessuti da due regioni distinte del cervello: la corteccia cerebrale e lo striato. Anche quando sono state stampate cellule appartenenti a diverse parti del cervello, esse sono state in grado di comunicare tra loro in modo molto specifico e particolare.
Il team spera che la loro tecnica possa essere accessibile a numerosi altri laboratori, poiché non richiede attrezzature sofisticate, ma stanno anche lavorando a perfezionamenti per applicazioni più specializzate. In passato, spesso ci si è concentrati su un singolo aspetto alla volta, trascurando alcuni componenti critici. Il nostro cervello funziona in reti e per comprenderlo a fondo è necessario studiarlo nel suo insieme, come un sistema di cellule che comunicano tra loro.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Cell Stem Cell e apre nuove straordinarie prospettive per il futuro della ricerca sul cervello.
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