Coltivare muscoli per la ricerca
Un nuovo sistema di laboratorio sviluppa modelli tridimensionali in miniatura di tessuto muscolare umano
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Un forte impulso alla ricerca neuromuscolare presso il Centro clinico universitario BG Bergmannsheil: la Clinica neurologica, in collaborazione con l’Istituto Heimer per la ricerca muscolare, ha introdotto un sistema di laboratorio all’avanguardia. Questo permette di produrre i cosiddetti organoidi muscolari. Si tratta di modelli tridimensionali in miniatura di tessuto muscolare umano, che riproducono in modo molto preciso la struttura e la funzione dei muscoli reali. Grazie a essi, i ricercatori possono studiare in modo molto realistico i meccanismi patologici e nuove terapie per le malattie muscolari.
Il PD Dr. Felix Kleefeld e il Dr. Nassam Daya mostrano un ingrandimento al microscopio di un organoide muscolare.
BG Universitätsklinikum Bergmannsheil
Le malattie neuromuscolari sono estremamente variegate e possono manifestarsi con debolezza muscolare, dolore o paralisi. Per molte forme di queste malattie i processi patogenetici non sono noti e spesso non esistono terapie efficaci. La Clinica e il Policlinico Neurologico del Bergmannsheil (Direttore: Prof. Dr. Tobias Ruck), insieme all’affiliato Istituto Heimer per la ricerca muscolare, è specializzata da molti anni nello studio di questi quadri clinici. Un nuovo sistema di laboratorio porta ora le possibilità di ricerca al Bergmannsheil a un livello superiore.
Misurare i movimenti muscolari in un modello in miniatura
«Grazie alle nuove attrezzature possiamo coltivare piccoli frammenti di tessuto che, per struttura e funzione, assomigliano moltissimo al tessuto muscolare umano», spiega il Priv.-Doz. Dr. Felix Kleefeld, primario della Clinica Neurologica. «A differenza delle semplici colture cellulari, che sono bidimensionali, i moderni organoidi muscolari hanno una struttura tridimensionale e quindi assomigliano maggiormente alla struttura naturale». Tuttavia, la coltivazione di tali organoidi è tecnicamente complessa. In primo luogo, tramite un campione di tessuto (biopsia muscolare) vengono prelevate le cellule staminali muscolari da un donatore umano o da pazienti. Queste vengono poi moltiplicate in laboratorio. Successivamente, le cellule vengono differenziate in modo tridimensionale all’interno di una struttura gelatinosa – dalla consistenza simile alla gelatina – fino a formare mini-muscoli (organoidi) di circa cinque millimetri.
La particolarità del nuovo sistema è che gli organoidi muscolari si tendono tra due bastoncini e sono in grado di sviluppare forza proprio come i muscoli veri e propri. Questi organoidi possono essere stimolati in modo che il tessuto si contragga. Una delle due bacchette di una coppia, tra le quali è teso il tessuto, è magnetica. Un sensore rileva anche i movimenti più impercettibili dell’organoide muscolare. Dai risultati delle misurazioni di questi movimenti è possibile ricavare dati molto precisi sull’efficacia dei muscoli artificiali e su come reagiscono a sollecitazioni, farmaci o alterazioni genetiche.
Comprendere i processi patologici nel tessuto umano
«Grazie a questa tecnologia, per la prima volta siamo in grado di ricostruire i processi patologici direttamente sul tessuto umano», afferma il dott. Kleefeld. «Questo ci apre possibilità completamente nuove per sviluppare terapie innovative e testarne con precisione l’efficacia.» In linea di principio, il sistema sostiene anche il concetto di medicina personalizzata. L’utilizzo di organoidi derivati dalle cellule staminali del paziente stesso consente infatti di riprodurre i decorso individuali della malattia e di individuare approcci terapeutici su misura. Questo approccio riveste un ruolo particolarmente importante soprattutto nel contesto delle malattie rare.
I costi di acquisto del sistema di laboratorio «Mantarray» ammontano a circa 200.000 euro. Il sistema viene utilizzato nel laboratorio di ricerca dell’Istituto Heimer per la ricerca muscolare presso la Clinica Neurologica del Bergmannsheil. «La nuova attrezzatura rafforza il profilo del Bergmannsheil come centro di eccellenza per la ricerca muscolare innovativa con un’influenza a livello sovraregionale», afferma con soddisfazione il Prof. Dr. Tobias Ruck, direttore della Clinica Neurologica del Bergmannsheil.
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