Coltivazione di mini-organi intestinali: una promessa per la medicina rigenerativa

20/11/2024

I ricercatori dell'Università Medica e Odontoiatrica di Tokyo hanno dimostrato la crescita di organoidi intestinali umani (HIO, Human Intestinal Organoids) in una coltura in sospensione all'interno di un bioreattore, controllando dimensioni e composizione degli organoidi grazie a tecniche di laboratorio specializzate (Takahashi et al., 2022). Un organoide è una coltura di tessuto tridimensionale (3D) dalla forma sferica, con funzioni simili al tessuto corrispondente in vivo.

In questo studio, sono stati coltivati organoidi intestinali che possono essere utilizzati per lo screening di farmaci, lo studio delle funzioni degli organi, la medicina personalizzata e il trapianto cellulare, tra molte altre applicazioni.

I ricercatori hanno studiato la coltivazione di cellule intestinali utilizzando un polimero a bassissima adesione in piastre per coltura cellulare, in modo che le cellule si distaccassero e si adattassero a crescere in coltura in sospensione. Gli sferoidi ottenuti da queste piastre sono stati successivamente trasferiti in un bioreattore. Le dimensioni degli sferoidi sono state controllate variando il numero di cellule seminate nelle piastre per coltura cellulare.
Nel bioreattore, questi sferoidi sono cresciuti ulteriormente in HIO, che sono stati poi trapiantati nei topi, dove si sono sviluppati con successo in un tessuto complesso simile all'intestino maturo.

Lo studio dimostra il potenziale utilizzo dei bioreattori per la coltura di organoidi in sospensione. I bioreattori offrono un maggiore controllo sulla differenziazione e maturazione di organoidi specifici per tessuto. Diversi tipi di bioreattori, come mostrato nella Figura 1, sono stati utilizzati con successo per la coltura di organoidi specifici per tessuti come il cuore, il sistema nervoso, i polmoni, l'intestino, il sistema neuroendocrino e il fegato (Licata et al., 2023). Questo approccio alla coltura di organoidi potrebbe rendere la tecnologia degli organoidi più accessibile per il trapianto, la scoperta di farmaci e la medicina personalizzata per una varietà di organi.

 

Figura 1: Tipi di bioreattori utilizzati nella coltura di organoidi
A) Bioreattore a serbatoio agitato con diversi design di giranti per modelli di miscelazione distinti, adatti alla coltura cellulare
B) Bioreattore basato su microfluidica con canali per ingresso e uscita del mezzo di coltura
C) Bioreattori rotanti: vaso laterale a rotazione lenta (STLV)
D) Bioreattori con stimolazione elettrica
(Fonte immagine: Licata et al., 2023)


 

Referenze:

Licata, J.P.; Schwab, K.H.; Har-el, Y.-e.; Gerstenhaber, J.A.; Lelkes, P.I. Bioreactor Technologies for Enhanced Organoid Culture. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 11427. https://doi.org/10.3390/ijms241411427
Takahashi, J.; Mizutani, T.; Sugihara, H. Y.; Nagata, S.; Kato, S.; Hiraguri, Y.; Takeoka, S.; Tsuchiya, M.; Kuno, R.; Kakinuma, S.; Watanabe, M.; and Okamoto, R. Suspension culture in a rotating bioreactor for efficient generation of human intestinal organoids. Cell reports methods. 2022, 2, 100337. https://doi.org/10.1016/j.crmeth.2022.100337

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