Lobulo epatico artificiale! Nuove strade per il fegato bionico!

Di recente, i ricercatori hanno fornito una nuova strategia di assemblaggio di fogli cellulari impressi tridimensionali per la costruzione sincrona di lobuli epatici bionici con elevata precisione in termini di tipo cellulare, densità e distribuzione.

Strategie per l'assemblaggio di fogli di cellule stampate in 3D

Sfondo

Il tessuto epatico bioingegnerizzato è promettente nel trattamento delle malattie del fegato. In generale, il fegato umano è composto da piccoli lobuli epatici di forma radiale associati a una rete di vasi sanguigni e vie biliari. Per imitare la struttura del fegato sono state sviluppate numerose strategie per realizzare modelli biomimetici tridimensionali del fegato. Secondo i rapporti attuali, i ricercatori possono disporre le cellule parenchimali umane, le cellule stromali e persino le cellule vascolari in una specifica struttura a griglia applicando la grafica geometrica degli spunti materiali, simulando la microstruttura interstiziale e ottenendo la distribuzione cellulare e alcune funzioni epatiche.

Con lo sviluppo della micro-nanotecnologia negli ultimi anni, la biostampa e altre tecnologie di ingegneria tissutale possono costruire tessuti biologici con strutture tridimensionali e realizzare ulteriormente la bionica e la costruzione di reti vascolari e sistemi microcircolatori. Sebbene le tecnologie attuali abbiano ottenuto molti successi nella costruzione biomimetica del fegato, la maggior parte degli studi attuali ha ottenuto solo una semplice imitazione della struttura geometrica del fegato, ma è difficile costruire una composizione ad alta densità di impilamento cellulare e interazione di strutture multicellulari, con conseguenti risultati insoddisfacenti nell'ingegneria tissutale del fegato. Pertanto, il raggiungimento della costruzione sincrona del tipo di cellula, della densità e della distribuzione rimane un'importante direzione della ricerca nell'ingegneria tissutale biologica del fegato bionico.

Punti salienti della ricerca

Per stabilire un lobulo epatico ad alta risoluzione, abbiamo utilizzato un set di dati proteomici spaziali per identificare molteplici componenti specifiche delle cellule nel fegato umano normale. Sulla base di questi dati e della tecnologia dei fogli di membrana cellulare, i ricercatori hanno poi utilizzato una strategia di imprinting tridimensionale di nuova concezione per imprimere e ritagliare fogli di epatociti con strutture trasversali cave esagonali a partire da fogli di epatociti.

Attraverso diversi metodi di autoassemblaggio, i ricercatori sono riusciti a sovrapporre più lembi e ad integrare più strutture di lembi per simulare le unità microscopiche del fegato. Inoltre, i ricercatori hanno infiltrato cellule endoteliali vascolari nella sezione trasversale cava della struttura del lobulo assemblata per ottenere un lobulo epatico bionico con canali vascolarizzati per la diffusione dei nutrienti e la perfusione dei farmaci.

Integrando questi lobuli epatici bionici vascolarizzati con la microfluidica, i ricercatori hanno costruito un chip epatico e ne hanno verificato l'applicazione nello screening dei farmaci. Infine, i ricercatori hanno ulteriormente assemblato i lobuli epatici bionici vascolarizzati in una struttura fisiologica più grande e hanno dimostrato la sua capacità di promuovere la rigenerazione del fegato mediante trapianto in situ in ratti affetti da insufficienza epatica.

In sintesi, questo nuovo tipo di lobulo epatico bionico fornisce un metodo di costruzione con grandi potenzialità per l'ingegneria tissutale epatica. L'articolo di ricerca correlato è stato recentemente pubblicato su Science Bulletin.

Per maggiori dettagli, leggere l'articolo originale

Jinglin Wang, Danqing Huang, Hanxu Chen, Yuanjin Zhao. Lobuli epatici biomimetici da fogli cellulari impressi tridimensionalmente. Bollettino scientifico 2024; doi: 10.1016/j.scib.2024.02.030