Costruito in laboratorio un esofago in miniatura

Innovazione

Costruito in laboratorio un esofago in miniatura

L'organoide è una copia dell’originale: può rivoluzionare la ricerca sulle malattie gastriche
redazione

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L’organoide dell’esofago a due mesi di età. Misura 700 micrometri, ma sono presenti tutte le strutture tipiche di un organo maturo. Immagine: ©Cincinnati Children's

Non arriva a un millimetro di lunghezza ma già promette di rivoluzionare la ricerca sulle malattie gastrointestinali. È l’organoide dell’esofago umano sviluppato dai bioingegneri del  Cincinnati Children's Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) e descritto su Cell Stem Cell. 

La riproduzione perfetta in miniatura del tubo che collega la faringe allo stomaco è stata ottenuta da cellule staminali pluripotenti e potrà essere usata come modello per studiare i difetti congeniti e le malattie che colpiscono milioni di persone nel mondo, come il reflusso gastrico e il cancro. L’organoide potrà anche servire alla ricerca di nuove terapie personalizzate. «Le malattia dell’esofago e della trachea sono talmente diffuse che i modelli organoidi dell’esofago umano potrebbero offrire molti benefici - ha detto Jim Wells, a capo dello studio - Ma oltre a essere un nuovo modello per studiare 

i difetti alla nascita come l’atresia esofagea, l’organoide può essere usato per studiare malattie come l’esofagite eosinofila o la metaplasia di Barrett oppure per ottenere tessuto ingegnerizzato geneticamente compatibile con un paziente». 

Gli scienziati hanno indirizzato la crescita delle cellule staminali passo dopo passo rispettando una rigorosa tabella di marcia ricorrendo a segnali genetici e biochimici capaci di modellare le cellule poluripotenti fino a trasformarle nelle cellule del tessuto dell’esofago. La loro attenzione si è concentrata soprattutto sul gene Sox2 e sulla proteina ad esso associata già noti per essere coinvolti nell’insorgere di malattie dell’esofago quando vengono messi fuori funzione. 

Dagli esperimenti sui tessuti di topi, rane e di esseri umani, gli scienziati hanno individuato altri geni e percorsi molecolari regolati da Sox2 durante la formazione dell’esofago. In alcuni momenti critici dello sviluppo embrionale può accadere che il gene Sox 2 blocchi alcuni processi genetici indirizzando le cellule a diventare cellule respiratorie piuttosto che esofagee. 

Che la formazione dell’esofago dipenda in larga misura dal corretto funzionamento del gene Sox 2 è emerso dagli esperimenti condotti sui topi.   L’assenza di Sox 2 provoca infatti una condizione patologica nota come agenesia esofagea, una patologia che impedisce all’esofago di connettersi allo stomaco. 

Ora che hanno a disposizione un modello in miniatura dell’esofago umano, i ricercatori del Custom potranno proseguire le loro indagini per ricostruire i meccanismi genetici delle malattie esofagee

Per verificare l’affidabilità del “mini esofago”, gli scienziati hanno condotto analisi biochimiche sui tessuti del minuscolo organoide (cresciuto in due mesi fino a 700 micrometri di lunghezza) e le hanno confrontate con quelle effettuate sui tessuti prelevati da esseri umani attraverso le biopsie. I test hanno dimostrato che i tessuti cresciuti in laboratorio sotto le mani sapienti dei bioingegneri e quelli assegnati agli esseri umani dalla natura sono estremamente simili nella loro composizione. Il che significa che l’organoide può fornire un valido contributo alla ricerca sulle malattie gastrointestinali, allo sviluppo di terapie personalizzate e alla medicina rigenerativa.