Un modello di intestino umano capace di "muoversi" come quello reale, riproducendo in laboratorio la peristalsi e le sollecitazioni meccaniche a cui sono sottoposte ogni giorno le cellule intestinali. È il risultato di uno studio pubblicato sulla rivista Results in Engineering dal gruppo di biofabbricazione coordinato dal professor Giovanni Vozzi, del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione e del Centro di Ricerca "E. Piaggio" dell'Università di Pisa, in collaborazione con il professor Yu Shrike Zhang del Brigham and Women's Hospital e della Harvard Medical School di Boston.
Il nuovo dispositivo, tecnicamente un bioreattore, ricrea un ambiente molto più vicino a quello dell'intestino umano rispetto ai modelli tradizionali garantendo la vitalità cellulare per almeno 28 giorni. Oltre a coltivare le cellule, il sistema riproduce la peristalsi, il movimento ritmico che permette all'intestino di funzionare correttamente. Grazie a questo stimolo, le cellule si organizzano spontaneamente in strutture tridimensionali simili ai villi intestinali.
«Il nostro obiettivo era superare i limiti dei modelli oggi disponibili, che riproducono solo in parte l'ambiente intestinale – spiega Giovanni Vozzi – Abbiamo dimostrato che il movimento meccanico dell'intestino non è un semplice dettaglio fisiologico, ma un fattore essenziale per guidare lo sviluppo di un tessuto più realistico. Disporre di modelli che imitano fedelmente il comportamento dell'intestino umano significa poter studiare con maggiore precisione le malattie, valutare l'efficacia di nuovi farmaci e ridurre progressivamente il ricorso alla sperimentazione animale».
Il bioreattore, sviluppato nell'ambito di un progetto di dottorato e del progetto MICRO-B, finanziato dal Bando per Dimostratori Tecnologici 2022 dell'Università di Pisa, è stato brevettato in collaborazione con il gruppo della professoressa Emilia Ghelardi, del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell'Ateneo. Rispetto ai dispositivi oggi disponibili, il sistema presenta costi di realizzazione contenuti, un’architettura modulare e la capacità di riprodurre in modo fisiologicamente realistico le sollecitazioni cui è sottoposta la parete intestinale.
Le possibili applicazioni vanno ben oltre lo studio della barriera intestinale. Grazie alla sua versatilità, il bioreattore potrà essere collegato ad altri modelli biologici, a partire da quello del microbiota intestinale già sviluppato dagli stessi ricercatori. Il passo successivo sarà quindi integrare il nuovo modello intestinale con altri tessuti per ricostruire in laboratorio l'asse microbiota-intestino-cuore-cervello per studiare l'origine e l'evoluzione di malattie cardiovascolari e neurodegenerative.
Questa linea di ricerca è già al centro di due progetti di dottorato che coinvolgono, oltre a Vozzi e Ghelardi, la professoressa Vittoria Raffa, la professoressa Arianna Tavanti, entrambe dell'Università di Pisa, e il dottor Federico Vozzi dell'Istituto di Fisiologia Clinica del CNR.
Fonte: Università di Pisa - ufficio stampa