Il baco da seta in laboratorio: come stampare il midollo osseo + test

Indice

• Da dove vengono le piastrine
• Una stampante che stampa con la seta
• Troppo rigido per essere realistico
• Perché proprio la seta
• Dal dipartimento alla start-up
• Un inchiostro che cambia colore
• Che cosa ne ricava uno studente?
• Riepilogo
• Cinque domande: il midollo di seta non ha segreti per te? (test)

⇑Da dove vengono le piastrine

Quando ti tagli, il tuo corpo reagisce subito: produce piastrine che favoriscono la coagulazione del sangue. Questo processo è guidato da cellule giganti chiamate megacariociti, che si trovano nel midollo osseo. Sono loro a far sì che le piastrine non manchino quando servono.

Il problema è che questo meccanismo non sempre funziona come dovrebbe. La leucemia, le infezioni virali o le malattie del sangue possono interromperlo, rendendo il paziente più vulnerabile alle lesioni. Per cercare farmaci efficaci, gli scienziati devono capire bene che cosa accade nel midollo. E per questo hanno bisogno di un modello affidabile.

⇑Una stampante che stampa con la seta

Qui entra in gioco il progetto SILKink, finanziato dal Consiglio europeo per l’innovazione. Il suo team ha sviluppato una stampante a bio-inchiostro che utilizza la seta come materiale di base. Il sistema è in grado di stampare in 3D modelli di midollo osseo che possono poi essere colonizzati con cellule vive.

Su questi modelli si possono studiare le patologie ossee e produrre piastrine ex vivo, cioè al di fuori dell’organismo. Questo progresso innovativo potrebbe potenziare notevolmente la ricerca medica in Europa e portare alla produzione di farmaci su misura e alla medicina personalizzata, un obiettivo fondamentale della strategia EU4Health.

Il progetto è coordinato da Alessandra Balduini, del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università di Pavia, in Italia. Come afferma lei, «L’obiettivo del progetto era utilizzare l’inchiostro di seta per capire se fosse possibile impiegare questo sistema per lo studio dei farmaci».

⇑Troppo rigido per essere realistico

Balduini e il suo team sviluppano da anni modelli di midollo osseo, perfezionandone i meccanismi e affinandone gli aspetti clinici. Sanno quindi bene dove sta il problema. Qualsiasi bio-inchiostro deve garantire una struttura sufficiente a consentire la differenziazione dei megacariociti. I modelli esistenti hanno funzionato bene, ma hanno un difetto: mancano della morbidezza necessaria per riprodurre fedelmente il tessuto del midollo osseo.

Non è un dettaglio. Se la struttura non è adeguatamente rappresentata, le cellule subiscono stress e danni, con alterazioni del loro DNA. Queste mascherano l’effetto dei farmaci testati nel modello e rendono più difficile individuare trattamenti efficaci.

⇑Perché proprio la seta

I ricercatori hanno puntato su una fibra naturale ricavata dai bozzoli dei bachi da seta allevati. Per questo impiego la seta ha diversi punti di forza:

• è flessibile,
• è incredibilmente resistente,
• rappresenta un efficace mezzo per la somministrazione di farmaci,
• dà un materiale morbido e allo stesso tempo durevole, quindi più vicino al vero tessuto del midollo.

Il risultato? Le cellule in questo ambiente si sentono a casa. Balduini spiega: «Poiché stiamo ricreando le condizioni del midollo osseo, le cellule si trovano in uno stato simile a quello fisiologico, quindi presentano meno danni al DNA, meno stress e meno infiammazione. In questo modo è possibile studiare l’impatto di un farmaco in un sistema reale».

⇑Dal dipartimento alla start-up

Uno dei risultati più importanti del progetto è la start-up Silk4B. L’azienda commercializza i modelli 3D avanzati di midollo osseo sviluppati dal team e i relativi prodotti a base di seta. Li acquistano ricercatori, aziende farmaceutiche e accademici di tutto il mondo.

«Offriamo ai ricercatori la possibilità di utilizzare modelli di midollo osseo di cui possano davvero fidarsi per i loro esperimenti», osserva la coordinatrice.

⇑Un inchiostro che cambia colore

Il team non intende fermarsi qui. Il bio-inchiostro ha acquisito la capacità di cambiare colore, il che facilita l’individuazione dei cambiamenti nel sistema. Parallelamente proseguono i lavori su una piattaforma basata su midollo osseo di seta per la produzione in serie di piastrine destinate alla trasfusione.

Gli scienziati studiano anche altre applicazioni dei loro modelli, per esempio la coltura di cellule dei pazienti e l’analisi della loro risposta ai farmaci. Sperano che il sistema venga un giorno utilizzato in ambito clinico, anche se ci vorranno ancora alcuni anni.

⇑Che cosa ne ricava uno studente?

Questa storia mostra bene quanto siano vicine oggi discipline diverse. Ci sono biologia cellulare, lavoro sui materiali, stampa 3D, ricerca sui farmaci e, alla fine, il business. Un’idea nata in un dipartimento universitario è diventata un’azienda i cui prodotti arrivano nei laboratori di tutto il mondo.

Se studi biotecnologie, medicina, farmacia o ingegneria biomedica, vale la pena ricordare una cosa: un buon modello di ricerca può essere importante quanto il farmaco stesso. Senza di esso è difficile verificare onestamente se una terapia funziona.

⇑Riepilogo

Il progetto SILKink dell’Università di Pavia ha creato un bio-inchiostro di seta con cui si stampano modelli 3D di midollo osseo. Sono morbidi e resistenti, quindi imitano meglio il tessuto reale e stressano meno le cellule. Servono a studiare le malattie ossee, a testare i farmaci e a produrre piastrine, e li vende la start-up Silk4B. Per le applicazioni cliniche, però, bisognerà aspettare ancora alcuni anni.

⇑Cinque domande: il midollo di seta non ha segreti per te? (test)