MINNEAPOLIS, MN (US)— L’Università del Minnesota ha messo a punto una stampante 3D su scala per la ricostruzione del cuore in laboratorio. La scoperta potrebbe avere un impatto su 600,000 persone cardiopatiche per anno solo negli Stati Uniti.

Lo studio è stato pubblicato su Circulation Research, una pubblicazione della American Heart Association.

In passato, i ricercatori avevano provato a mettere cardiomiociti in 3D, o cellule muscolari del cuore derivanti da cellule staminali pluripotenti. I ricercatori avevano tentato d’inserire cellule pluripotenti nelle stampanti 3D per stamparle in strutture a tre dimensioni al fine di formare una matrice extracellulare ma non erano mai riusciti a ottenere una confluenza cellulare sufficiente a garantire la ricostruzione del tessuto cardiaco e la sua funzionalità.

Questa volta invece ci sono riusciti e l’esperimento ha funzionato.

“In primis, abbiamo provato a stampare cardiomiociti e abbiamo fallito” afferma Brenda Ogle, Ph.D., ricercatrice e capo del dipartimento di Ingegneria Biomedica presso l’Università del Minnesota. “Quindi abbiamo provato per un nuovo approccio, abbiamo reso speciale l’inchiostro della nostra stampante, la matrice extracellulare combinandola con le cellule staminali e espandendole a alta densità per poi differenziarle in cellule del muscolo cardiaco.”

In meno di un mese, le cellule battevano in modo sincronizzato e quindi tutto dipendeva dalla densità cellulare.

“Dopo anni di ricerca, eravamo pronti a abbandonare ogni Speranza quando due ingegneri biomedici Molly Kupfer e Wei-Han Lin, ci hanno suggerito di stampare prima le cellule staminali” continua la dott.ssa Ogle,“Allora abbiamo deciso di provare per l’ultima volta e non potevamo credere ai nostri occhi quando abbiamo guardato le piastre di coltura e le cellule si contraevano spontaneamente e in modo sincronizzato.”

La dott.ssa Ogle afferma che questo risultato è un avanzamento critico nella ricerca sul cuore perché i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che possono stampare cellule che si strutturano in una struttura tridimensionale che consente alle cellule di organizzarsi e lavorare insieme perché vengono differenziate una vicino all’altra in modo analogo proprio come fanno le cellule staminali in natura.

La struttura neoformata in 3D somiglia a un sacco con un fluido interno e un fluido esterno che consente di misurare come il cuore muove il sangue nel corpo. Ciò è un vero traguardo di ricerca per capire come funziona il cuore.

“Ora abbiamo un modello per tracciare e monitorare cosa succede nelle cellule a un livello molecolare nella struttura della pompa cardiaca che inizia a simulare il cuore umano” sostiene la dott.ssa Ogle.

“Ora possiamo anche simulare un danno cardiaco e studiarne gli effetti in questo modello”

Il modello del muscolo cardiaco misura 1,5 cm di lunghezza e è stato disegnato specificatamente per entrare nella cavità addominale di un topo per ulteriori studi.

Fonte: https://twin-cities.umn.edu/news-events/research-brief-researchers-3d-print-working-heart-pump-real-human-cells
DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.119.316155