Medicina personalizzata: cellule artificiali che comunicano con quelle vere per modificarne il comportamento

Lo studio

Medicina personalizzata: cellule artificiali che comunicano con quelle vere per modificarne il comportamento

Le cellule artificiali possono, per esempio, comunicare con le cellule neuronali “invitandole” a differenziarsi. E aprire così la strada a nuovi approcci terapeutici per le malattie neurodegenerative. Ma le loro applicazioni possono essere svariate

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Immagine: Ö. Duhan Toparlak et al. Artificial cells drive neural differentiation. Science Advances  18 Sep 2020: Vol. 6, no. 38, eabb4920
di redazione

Da “semplici” mezzi di trasporto utilizzati per il rilascio di farmaci a vere e proprie protagoniste dei processi biologici capaci di comunicare con gli altri elementi dell’ambiente in cui si trovano. 

È la nuova e promettente versione delle cellule artificiali frutto del lavoro di un team di ricerca internazionale a cui ha preso parte l’Università di Trento. Queste cellule realizzate in laboratorio si sono dimostrate in grado, per esempio, di “parlare” ai neuroni stimolandone la differenziazione e lasciando intravedere nuovi approcci terapeutici per le malattie neurodegenerative. 

«Nel nuovo studio abbiamo visto che queste cellule artificiali sono in grado di percepire un segnale fisiologico e, in risposta, le cellule artificiali possono rilasciare uno specifico segnale proteico che porta alla differenziazione delle cellule neuronali» dice Sheref Mansy, biochimico di origine statunitense a capo dello studio. 

Le nuove cellule artificiali, perfette imitazioni delle originali, sanno monitorare le condizioni fisiologiche, coglierne i cambiamenti sospetti e reagire di conseguenza rilasciando specifici segnali proteici che inducono le altre cellule dell’organismo a modificare i loro processi per correggere l’anomalia. 

Volendole sfruttare come veicoli per il trasporto di farmaci si possono immaginare consegne ancora più personalizzate. Le cellule artificiali infatti hanno un ampio margine di autonomia rispetto ai “tradizionali” sistemi di trasporto delle molecole perché possono “decidere” dove e quando liberare l’eventuale farmaco che stanno portando in base alle esigenze diverse delle differenti componenti dell’organismo.

«In futuro, cellule artificiali come queste potrebbero essere progettate per sintetizzare e fornire molecole terapeutiche specifiche su misura per condizioni fisiologiche o malattie distinte, dappertutto all'interno del corpo», ha spiegato Sheref Mansy, professore presso la Facoltà di Scienze dell'Università di Alberta che ha condotto lo studio in collaborazione con i ricercatori italiani.

È la prima volta che vengono realizzate cellule artificiali in grado di comunicare attraverso messaggi chimici con le vere cellule dell’organismo influenzandone anche il comportamento. 

Finora le cellule artificiali hanno dimostrato di saper interagire oltre che con i neuroni anche con i batteri lasciando immaginare un loro possibile impiego nel favorire la salute dell’asse intestino-cervello. 

«Queste cellule artificiali sono in grado di fare molto di più che funzionare come semplici veicoli per la somministrazione di farmaci. Con le tecnologie qui descritte come una piattaforma, dovrebbe essere possibile sviluppare cellule artificiali che monitorano regolarmente le condizioni fisiologiche e, in risposta, sintetizzano e rilasciano diverse molecole terapeutiche. In questo modo, le mutevoli esigenze dell'ospite sarebbero soddisfatte rapidamente in modo da non inondare l'intero organismo con molecole di farmaci», spiegano i ricercatori. 

«Sheref Mansy si è rivolto a me e a Luciano Conti per mettere in comune le nostre competenze. Abbiamo sviluppato insieme una strategia per identificare un messaggero fatto da cellule artificiali che potesse essere riconosciuto da un neurone. Abbiamo poi definito un’interpretazione biologica in grado di rivelare che il messaggio venisse effettivamente compreso dalle cellule naturali. Sembrava qualcosa di impossibile da realizzare, ma insieme i nostri gruppi sono riusciti ad accelerare la crescita degli assoni e a promuovere la differenziazione e la sopravvivenza delle cellule staminali neurali, il che può avere un impatto enorme per la clinica», dice Marie-Laure Baudet, leader del Laboratorio Giovanni Armenise Harvard di Neurobiologia degli Assoni del dipartimento CIBIO dell'Università di Trento.

Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.