La retina su chip per studiare le malattie degli occhi

La nuova tecnologia, che ricrea una complessa parte della retina umana, può aiutare gli scienziati a studiare le patologie degli occhi e lo screening degli effetti collaterali provocati dai farmaci che danneggiano l'occhio.

Lo sviluppo di un retina-on-a-chip, che combina cellule umane viventi con un sistema simile a un tessuto artificiale, è stato descritto nella rivista ad accesso aperto eLife. (1) Questo strumento all'avanguardia può fornire un'utile alternativa ai modelli esistenti per lo studio delle malattie degli occhi e consentire agli scienziati di testare gli effetti dei farmaci sulla retina in modo più efficiente.

Molte malattie che causano la cecità danneggiano la retina, un sottile strato di tessuto nella parte posteriore dell'occhio la cui funzione è quella di aiutare a raccogliere la luce e a trasmettere informazioni visive al cervello. La retina è anche vulnerabile agli effetti collaterali dannosi dei farmaci usati per trattare altre malattie come il cancro. Attualmente, gli scienziati spesso fanno affidamento su animali o organoidi della retina, minuscole strutture simili alla retina coltivate da cellule staminali umane, per studiare le malattie degli occhi e gli effetti collaterali dei farmaci.

Tuttavia, i risultati degli studi, condotti su entrambi i modelli, spesso non riescono a descrivere accuratamente le malattie e gli effetti dei farmaci nelle persone. Di conseguenza, un team di scienziati ha cercato di ricreare una retina a scopo di test utilizzando tecniche di ingegneria.

“È estremamente impegnativo, se non quasi impossibile, ricapitolare la complessa architettura tissutale della retina umana utilizzando esclusivamente approcci ingegneristici”, spiega il dottor Christopher Probst, ricercatore post dottorato presso il Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology di Stoccarda, Germania, e coautore principale del presente studio.

Per superare queste sfide, gli scienziati hanno indotto le cellule staminali umane a svilupparsi in diversi tipi di cellule della retina sul tessuto artificiale. Questo tessuto ricrea l'ambiente che le cellule sperimenterebbero nel corpo e fornisce nutrienti e farmaci alle cellule attraverso un sistema che imita i vasi sanguigni umani.

“Questa combinazione di approcci ci ha permesso di creare con successo una complessa struttura multistrato che include tutti i tipi di cellule e gli strati presenti negli organoidi retinici, collegati a uno strato di epitelio pigmentato retinico”, afferma il dottor Kevin Achberger, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Neuroanatomia e biologia dello sviluppo presso l'Università Eberhard Karls di Tu bingen, Germania. “È la prima dimostrazione di un modello retinico 3D che ricrea molte delle caratteristiche strutturali della retina umana e si comporta in modo simile.”

“Un vantaggio di questo piccolo modello è che potrebbe essere utilizzato, come parte di un sistema automatizzato, per testare centinaia di farmaci con lo scopo di individuare effetti dannosi sulla retina molto rapidamente", afferma il dottor Kevin Achberger. “Inoltre, può consentire agli scienziati di prendere le cellule staminali da un paziente specifico e studiare sia la malattia che i potenziali trattamenti nelle stesse cellule di quel paziente.”

“Questo nuovo approccio combina due tecnologie promettenti - organoidi e organo-su-un-chip - e ha il potenziale per rivoluzionare lo sviluppo di farmaci e inaugurare una nuova era di medicina personalizzata”, conclude l'autore senior Peter Loskill, (2) assistente professore di medicina rigenerativa sperimentale presso l'Università Eberhard Karls di Tubingen, e capo del gruppo Fraunhofer Attract Organ-on-a-Chip presso l'Istituto Fraunhofer di ingegneria interfacciale e biotecnologia. Il suo laboratorio, che abbraccia le due università, sta già sviluppando una tecnologia simile a un organo su un chip per cuore, grasso, pancreas e altro ancora.

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Riferimenti:

(1) Merging organoid and organ-on-a-chip technology to generate complex multi-layer tissue models in a human Retina-on-a-Chip platform

(2) Peter Loskill

(3) eLife

Descrizione foto: Questa è la tecnologia retina-on-a-chip. Credit: Fraunhofer IGB.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Retina-on-a-chip provides powerful tool for studying eye disease