Organi su chip per lo sviluppo di farmaci per il diabete
Burcak Yesildag di InSphero e Patrick Misun del Laboratorio di Bioingegneria dell'ETH di Zurigo a Basilea presentano la loro nuova piattaforma di test che aiuta i ricercatori sul diabete a sviluppare nuovi farmaci e a comprendere meglio i meccanismi biologici sottostanti.
Usare cellule umane sul proprio chip?
Patrick: ? così. Stiamo sviluppando piattaforme per lo studio di agenti medici al di fuori del corpo in condizioni che assomigliano il più possibile all'organo vivente. Il nostro obiettivo è ottenere dati fisiologicamente significativi e riproducibili. In questo caso, abbiamo studiato la secrezione tempo-dipendente di insulina dalle cellule pancreatiche.
Il vostro chip ha un design insolito. ? aperto sul fondo. Le gocce pendono da esso. Perché i ricercatori dovrebbero condurre studi sulla secrezione in gocce sospese invece che in camere ben sigillate? La struttura sembra un po' traballante ....
Patrick: Le gocce sospese si sono dimostrate un mezzo assolutamente affidabile e riproducibile per analizzare le sostanze attive sui microtessuti. Inseriamo un microtessuto in ogni goccia, che si deposita sulla superficie acqua-aria sul fondo della goccia (vedi Fig. 2). Facciamo scorrere piccoli volumi di liquido attraverso la goccia per fornire al tessuto sostanze nutritive, ma anche per introdurre sostanze attive. Il modello di flusso nella gocciolina sospesa è unico e offre vantaggi rispetto ai sistemi chiusi. Lo sfruttiamo per analizzare le secrezioni del tessuto con un'elevata risoluzione temporale.
Da dove prendi i campioni di tessuto?
Patrick: Questa è una domanda per il mio collega Burcak di InSpero. Abbiamo un'eccellente collaborazione in cui l'ETH di Zurigo è responsabile dello sviluppo tecnico della piattaforma per organi e InSphero fornisce il microtessuto.
Burcak: In effetti, le nostre competenze si completano molto bene. Produciamo microtessuti pancreatici da donazioni di organi umani. Otteniamo cellule isolate di isole. Si tratta dei micro-organi del pancreas che secernono ormoni come l'insulina, che regola i livelli di zucchero nel sangue. Sezioniamo queste isole, di dimensioni e composizione diverse, e le riassembliamo in microtessuti tridimensionali standardizzati. I campioni di tessuto regolari consentono di ottenere risultati più riproducibili.
I microtessuti fabbricati sono ancora naturali?
Burcak: La struttura del nostro microtessuto assomiglia molto alla struttura delle cellule isolate del pancreas umano e conserva quindi la sua risposta naturale a vari stimoli. Se esponiamo il microtessuto a un aumento della concentrazione di glucosio, le cellule reagiscono con un rapido rilascio di insulina. A questo segue, pochi minuti dopo, una secrezione meno intensa e oscillante (vedi Fig. 3). Questa reazione è compromessa nel diabete. Esistono vari approcci per ripristinare una sana secrezione di insulina. I ricercatori stanno analizzando in dettaglio l'andamento temporale della secrezione di insulina per comprendere meglio i meccanismi alla base del diabete e sviluppare farmaci per il trattamento. La combinazione del nostro robusto microtessuto con la piattaforma di test di Patrick offre una risoluzione temporale senza precedenti per le nostre conoscenze.
Ultima domanda: quando sarà disponibile in commercio la piattaforma per organi?
Burcak: Il microtessuto è disponibile da subito nell'ambito di progetti di collaborazione con InSphero.
Patrick: Attualmente disponiamo di prototipi funzionanti che vorremmo ottimizzare in collaborazione con partner accademici e industriali. I nostri prototipi consentono di effettuare misurazioni molto sensibili su singole cellule di isole, che speriamo siano molto utili per la ricerca sul diabete. Nella fase successiva, vorremmo aumentare la produttività sperimentale, che è un criterio fondamentale per la sperimentazione dei farmaci. Inoltre, vogliamo ridurre la complessità operativa in modo che il sistema possa essere utilizzato in un'ampia gamma di laboratori.
Contatto / Link:
ETH di Zurigo, Laboratorio di bioingegneria,Prof Andreas Hierlemann
pagina esternaInSphero, apertura l'ETH, fondata nel 2009, filiali a Schlieren (CH) e Brunswick (USA)
Webinar: pagina esternaTrasformare la ricerca sul diabete
Pubblicazione:
pagina esternaComunicato stampa,Maggio 2020
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