La biostampa 3D per generare vasi sanguigni in organismi viventi

Uno studio interdisciplinare, che vede coinvolti l’Istituto di tecnologie biomediche del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano (Cnr-Itb) e la Fondazione istituto nazionale di genetica molecolare (Ingm), ha reso possibile lo sviluppo di una strategia per generare nuovi vasi sanguigni in organismi viventi, evitando l’immunorigetto.

“Per la prima volta sono state utilizzate le vescicole extracellulari – microbolle prodotte dalla membrana delle cellule endoteliali, che rivestono l’interno dei vasi e trasportano proteine e acidi nucleici in grado di diffondere istruzioni alle cellule circostanti – come bioadditivo per la generazione di bioinchiostro, cioè l’idrogel utilizzato nei processi di biostampa 3D, che può essere costituito da biomateriali sintetici, naturali o misti”, spiega Roberto Rizzi ricercatore del Cnr-Itb e Ingm e coordinatore dello studio. “I bioinchiostri in forma di idrogel composti da Gelatina Metacrilata, addizionati con vescicole extracellulari endoteliali, hanno garantito una rapida generazione di nuovi vasi sanguigni in modelli animali, sia immunodeficienti che non, impiantati con strutture 3D biostampate”.

Strutture vascolari altamente specializzate e funzionali

L’articolo, pubblicato sulla rivista internazionale Biofabrication, apre la strada ad applicazioni avanzate di medicina rigenerativa cellulare, garantendo un pronto nutrimento ematico al tessuto trapiantato e garantendo un attecchimento funzionale. “Combinando competenze di biologia cellulare e molecolare con la chimica e l’ingegneria dei tessuti è stato possibile ottenere strutture vascolari altamente specializzate e funzionali mediante il meccanismo di richiamo, nel sito danneggiato di cellule deputate a formare vasi sanguigni”, prosegue Rizzi.

L’emergenza pandemica dell’ultimo anno ha sollevato la necessità di sviluppare rapidamente competenze innovative nel settore delle biotecnologie, per far fronte alle nuove sfide sociosanitarie. “Lo studio si inserisce nelle biotecnologie applicate alla medicina con uno sviluppo translazionale, in quanto l’applicazione di questa strategia consentirà un maggiore successo negli interventi di medicina rigenerativa e ricostruttiva”, aggiunge il ricercatore Cnr-Itb.

Modulare il comportamento delle cellule precursori endoteliali

Il ruolo delle vescicole extracellulari nella biomedicina sta emergendo, sia come marker diagnostico che come veicolo di comunicazione intercellulare. “Per la prima volta abbiamo sfruttato il signaling molecolare, cioè la capacità di impartire istruzioni attraverso l’attivazione di molecole, per modulare il comportamento delle cellule precursori endoteliali, le staminali deputate a diventare endoteliali, dell’organismo ricevente, fino a creare nuovi vasi sanguigni che seguono la geometria delle fibre stampate. La rapida vascolarizzazione di un tessuto ischemico così ottenuta potrebbe esser vitale per pazienti che hanno subito un danno tissutale ma anche fondamentale per il trattamento di quelle patologie, come il diabete, che presentano marcate disfunzioni endoteliali”, continua Rizzi.

Uno studio all’avanguardia. “Lo sforzo maggiore in questo lavoro è stato fondere due tecnologie, entrambe emergenti nel campo scientifico: le vescicole extracellulari e la biostampa 3D, senza poterci basare su studi precedenti. Ma i risultati ci hanno pienamente ripagati”, conclude Claudia Bearzi dell’Istituto di biochimica e biologia cellulare del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ibbc).

 

 

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