Le mappe così ottenute potrebbero divenire modelli per tecnologie di bioprinting 3D e futuristici organi artificiali da trapianto.
di Lisa Ovi
Ricercatori della Helmholtz Zentrum München, della Ludwig Maximilians University Munich (LMU) e della Technical University of Munich (TUM) sono riusciti a rendere trasparenti interi organi umani, rivelandone così le strutture complesse sottostanti a livello cellulare. I risultati sono stati pubblicati su Cell.
La mancanza di tecnologie che possano rendere visibili le strutture degli organi a livello cellulare è stata per lungo tempo un ostacolo alla comprensione della loro complessità strutturale. Recenti progressi nel campo del ‘tissue clearing’ hanno permesso ai ricercatori di ottenere un primo sguardo alle cellule di organi di topo trasparenti in 3D. Un nuovo approccio ha permesso, per la prima volta, l’applicazione di questi metodi a organi umani.
La nuova ricerca è stata condotta su organi ottenuti post mortem dal laboratorio del Prof. Ingo Bechmann, Università di Lipsia, sotto la direzione di Ali Ertürk, direttore dell’Institute for Tissue Engineering and Regenerative Medicine e Shan Zhao, dottoranda e primo autore, della Helmholtz Zentrum München.
Gli organi umani sono resi particolarmente rigidi dall’accumulo di molecole insolubili come il collagene in tessuti rimasti in vita per anni o decenni. I detergenti tradizionalmente utilizzati per rendere trasparenti gli organi di topo si sono dimostrati inefficienti nel caso degli organi umani. I ricercatori hanno quindi individuato un nuovo detergente chiamato CHAPS, capace di praticare piccoli fori negli organi umani. Soluzioni aggiuntive possono quindi sprofondare in organi umani spessi centimetri e convertirli in una struttura trasparente.
Una volta resi trasparenti gli organi umani, i ricercatori, in collaborazione con la società statunitense Miltenyi Biotec, hanno sviluppato un nuovo microscopio a scansione laser con una grande capacità di conservazione del campione chiamato “Ultramicroscope Blaze”. Questo microscopio ha consentito l’imaging di organi umani grandi quanto il rene. Successivamente, in collaborazione con il Prof. Bjoern Menze della TUM, la squadra ha sviluppato algoritmi di apprendimento profondo in grado di analizzare centinaia di milioni di cellule in 3D. L nuova tecnologia è stata chiamata SHANEL (Small-micelle-mediated Human orgAN Efficient clearing and Labeling).
La mappatura degli organi umani con SHANEL potrebbe favorire la progettazione di tessuti e organi umani su larga scala con le emergenti tecnologie di bioprinting 3D. Per raggiungere questo obiettivo, Ertürk e la sua squadra di ricerca stanno attualmente lavorando alla mappatura dei principali organi umani, a partire da pancreas, fegato, cuore e reni. La creazione di organi artificiali funzionali sarebbe un importante passo avanti nella soluzione della carenza di organi da trapianto.
(lo)
