Piccoli stomaci umani coltivati in laboratorio

Gli scienziati hanno coltivato con successo stomaci in miniatura in laboratorio grazie a cellule staminali umane, guidandoli attraverso le fasi di sviluppo visto in embrione. I pezzetti del tessuto vivente, che sono non più grandi di un seme di sesamo, hanno una struttura ghiandolare che è simile a stomaci umani e possono persino ospitare batteri intestinali.

L’impresa, apre una finestra su come le cellule di embrioni umani si trasformano in organi. Gli scienziati dicono che questi ‘organoidi gastrici’ potrebbero essere utilizzati anche per comprendere le malattie come il cancro e per testare la risposta dello stomaco ai farmaci.

“Questo è estremamente eccitante,” dice Calvin Kuo, un biologo che studia le cellule staminali presso la Stanford University in California.

Le cellule staminali utilizzate per far crescere stomaci in miniatura sono pluripotenti, o plastiche: dato l’ambiente giusto, esse possono maturare in qualsiasi tipo di cellula. Ma per convincerle ad intraprendere un percorso specifico in laboratorio, è necessario ricreare la sequenza precisa e la tempistica degli stimoli ambientali tipici del grembo materno, i segnali provenienti da proteine ​​e ormoni che indicano alle cellule che tipo di tessuto diventare. Frammenti di rene, fegato, cervello e intestino sono stati precedentemente coltivati in un laboratorio utilizzando questa tecnica.

La chiave per trasformare cellule staminali pluripotenti in cellule dello stomaco è un percorso di interazioni che funge da interruttore tra i tessuti crescono nell’intestino e nell’antro, una parte dello stomaco vicino al suo sbocco nel piccolo intestino.

Quando le cellule staminali avevano circa tre giorni di età, i ricercatori hanno aggiunto un cocktail di proteine tra cui Noggin, che sopprime tale percorso e temporizzato le dosi di acido retinoico, un composto della vitamina A. Dopo nove giorni, le cellule sono state lasciate crescere in un bagno di proteine.

A 34 giorni, gli organoidi risultanti erano solo pochi millimetri di diametro e non avevano cellule ematiche, cellule immunitarie, né la capacità di elaborare il cibo o secernere la bile. Ma le loro strutture ghiandolari e ogni marcatore del loro sviluppo è un parallelo sviluppo nei loro tessuti di controllo, che il team ha ottenuto da topi. In questo senso, essi “sono notevolmente simili ad uno stomaco vero e proprio”, dice il coordinatore dello studio James Wells, un biologo dello sviluppo al Cincinnati Children’s Hospital Medical Center in Ohio.

Tale somiglianza ha permesso ai ricercatori di utilizzare piccoli stomaci come soggetti di prova per un malattia umana, iniettando loro l’Helicobacter pylori, un batterio che colpisce l’antrum e può causare ulcere e cancro allo stomaco. Nell’arco di 24 ore, il team ha scoperto che l’H. pylori stava causando una divisione due volte più veloce del normale nelle cellule organoidi, attivando anche un gene particolare, c-Met, che può causare tumori. Questi effetti sono anche stati sperimentati e constatati in stomaci umani infettati da H. pylori.

I ricercatori affermano che possono coltivare lo stomaco organoide da entrambe le cellule staminali embrionali e da cellule indotte alla pluripotenza. Jason Mills, un patologo gastrointestinale presso la Washington University School of Medicine di St Louis, prevede una crescita di migliaia di tali organoidi, ciascuno da cellule di una persona diversa e che li infetta con un agente patogeno per studiare il ruolo della genetica individuale.

Wells dice che l’obiettivo a lungo termine della sua squadra deve essere quello di crescere il tessuto dello stomaco personalizzato per curare le ulcere negli esseri umani. Lui e alcuni colleghi stanno già tentando di utilizzare gli organoidi umani per tappare buchi nello stomaco dei topi.

 
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