ARRIVANO I MUSCOLI IN PROVETTA: FUNZIONANO COME QUELLI DEL CORPO UMANO

Muscoli umani in grado di contrarsi e di rispondere agli stimoli come quelli che si sono sviluppati all'interno dell'organismo: a ottenerli per la prima volta sono stati i ricercatori della Duke University di Durham (Stati Uniti) in uno studio pubblicato sulla rivista eLife (LINK) (2015). Partendo da poche cellule umane solo parzialmente differenziate – i precursori miogenici – Nenad Bursac e collaboratori hanno ottenuto un muscolo scheletrico funzionante che potrebbe rivoluzionare i settori della farmaceutica e della medicina personalizzata, permettendo di studiare il funzionamento dei muscoli e la loro risposta a stimoli elettrici, biochimici e farmacologici all'esterno dell'organismo.

I ricercatori hanno inizialmente fatto replicare le cellule più di 1000 volte per poi trasferirle su un'impalcatura tridimensionale associata a un gel nutriente che ha permesso loro di allinearsi e di iniziare a funzionare come fibre muscolari.

“Abbiamo molta esperienza nella produzione di muscoli bioartificiali in laboratorio a partire da cellule animali – racconta Lauran Madden, primo nome dello studio – ma ci è voluto un anno per aggiustare variabili come la densità delle cellule e del gel e per ottimizzare il mezzo e la matrice di coltura per far sì che tutto funzionasse con le cellule muscolari umane”.

Ora, però, il sistema sembra funzionare: Madden lo ha testato per verificare quanto il tessuto ottenuto assomigliasse a quello presente nell'organismo, dimostrando che si contrae efficacemente in risposta agli stimoli elettrici e che le vie biochimiche che permettono ai nervi di attivare i muscoli sono intatte e funzionanti. Anche i test con i farmaci hanno dimostrato che queste fibre muscolari rispondono agli stimoli farmacologici come quelle prodotte dall'organismo.

“Uno dei nostri obiettivi è utilizzare questo metodo per mettere a disposizione dei pazienti una medicina personalizzata – spiega Bursac – Possiamo ottenere una biopsia da una paziente, coltivare molti muscoli da utilizzare come campioni da testare e fare esperimenti per verificare quale farmaco è il migliore per un singolo individuo. Stiamo lavorando per testare l'efficacia e la sicurezza di farmaci senza mettere in pericolo la salute dei pazienti. Se potessimo coltivare muscoli funzionanti e testabili a partire da cellule staminali pluripotenti indotte, potremmo prendere un campione di pelle o di sangue e non dover mai più infastidire il paziente".

Al momento, quindi, questi muscoli vengono impiegati unicamente per testare alcuni farmaci che potrebbero altrimenti essere provati solo su cavie umane, con potenziali conseguenze negative ed effetti collaterali (LINK). Intorno a questa nuova scoperta c’è però già il fermento della speranza: quella che in un futuro prossimo si possano utilizzare i muscoli in provetta per sostituire tessuti danneggiati, che sembra si possano riparare anche grazie all’ossitocina, l’ormone dell’amore (LINK).

La ricerca apre nuove prospettive anche nel campo della sperimentazione animale, infatti va nella direzione di utilizzo della strategia delle 3 R (LINK): ricerca di metodi alternativi («Replacement»), riduzione nel numero di cavie utilizzate («Reduction») e miglioramento delle condizioni in laboratorio («Refinement»).

Questa non è la prima volta in realtà che la scienza adotta soluzioni hi-tech per la struttura muscolare: un team di ricerca statunitense ha realizzato nel 2014 delle fibre muscolari artificiali, capaci di sopportare pesi 100 volte superiori a quelli umani, con del filo da pesca (LINK). L'applicazione è però confinata alla robotica o agli arti artificiali.

                       Nina Tandon (LINK) , ingegnere tissutale, nel breve video proposto sopra, spiega che il suo mestiere è di ideare tecnologie che consentano alle cellule di costruire se stesse. Sono le cellule a fare tutto il lavoro! Ad es: "Il cuore batte?" I ricercatori muniscono di elettrodi, che agiscono da minipacemaker, i sistemi di coltura cellulare; dopo un po' le cellule iniziano a contrarsi ritmicamente da sole. "Il cuore richiede grande apporto di sangue?" I ricercatori creano microcanali nei biomateriali su cui crescono le cellule e vi fanno scorrere il materiale di coltura, simulando un letto capillare dentro il cuore. Un mestiere davvero affascinante!                                               

Guarda il video con la trascrizione in italiano su TED: 

http://www.ted.com/talks/nina_tandon_caring_for_cells#t-231607