I ricercatori dell'Irving Medical Center della Columbia University hanno sviluppato un sistema organ-on-a-chip composto da tessuti umani di cuore, fegato, ossa e pelle e da cellule immunitarie: un mini modello multiorgano del corpo umano.
I tessuti ingegnerizzati sono la base dei modelli di malattia: tuttavia, il corpo umano è composto da una varietà di tipi di tessuto che comunicano fisiologicamente. Di conseguenza, gli scienziati stanno cercando di sviluppare sistemi organ-on-a-chip che possano imitare più organi del corpo umano, e fornire ulteriori informazioni sul decorso delle malattie e sull'effetto dei farmaci.
Chip multiorgano, il corpo umano miniaturizzato
Il sistema multiorgano su un chip ha le dimensioni di un vetrino da microscopio. I vari "mini organi" sono ricavati dalla stessa linea cellulare delle cellule staminali pluripotenti indotte dall'uomo. E sono anche "collegati" tra loro. Come? Da un "flusso sanguigno" di cellule immunitarie.
A cosa servirà? A diverse cose: tra le altre, a studiare farmaci antitumorali. Il primo ad essere testato è la Doxorubicina, ampiamente usata e "indiziata" di produrre effetti avversi.
Il team ha sviluppato un modello computazionale per simulare assorbimento, distribuzione, metabolismo e secrezione di questo farmaco attraverso i "mini organi" sul chip multiorgano, e ne hanno studiato gli effetti.
I risultati
"Abbiamo individuato alcuni indicatori molecolari precoci di cardiotossicità, il principale effetto collaterale del farmaco. Il chip multiorgano è stato corretto nel prevedere la cardiotossicità e la cardiomiopatia. Fattori che spesso richiedono ai medici di ridurre i dosaggi di doxorubicina o addirittura interrompere la terapia", dice il leader del progetto Gordana Vunj Vunjak-Novakovic.
I modelli computazionali possono essere utilizzati in studi futuri per prevedere con precisione gli effetti di altri farmaci. Di più: per aiutare a interpretare gli effetti negli studi clinici.
Il team sta attualmente studiando varianti del chip multiorgano per studiare le metastasi nel cancro al seno e anche alla prostata, gli effetti dell'ischemia su altri organi ed altro ancora. Altri studi riguarderanno l'impatto del Covid sul cuore, sui polmoni e sul sistema vascolare.
