Aspettando le staminali: il rene in un chip!

Dagli organoidi agli organi artificiali la ricerca ora passa per le colture nanocellulari.

Nonostante l''ampia varietà di cause, tra cui anomalie metaboliche, ipertensione arteriosa, malattie autoimmunitarie e background genetico o perinatale, un segno patologico, precoce e comune, della malattia renale cronica (MRC) è la perdita dei "nefroni" (detti anche glomeruli).
 
La funzione principale del glomerulo è quella di filtrare fluidi ed elettroliti dal sangue, trattenendo le proteine plasmatiche. Questa attività si svolge a livello della barriera di filtrazione ed è coordinata dall'interazione di due cellule altamente specializzate (l'endotelio fenestrato ed i podociti) separate da una sottile membrana (la membrana basale).

Uno dei principali filoni di ricerca per lo sviluppo di terapie per la MRC dipende dalla capacità di generare modelli 3D in grado di imitare questa complessa struttura funzionale.
In tal senso, superati i primi successi nella generazione delle strutture renali tramite colture cellulari 2D o 3D utilizzando sferoidi, grandi passi avanti erano stati recentemente ottenuti con la scoperta degli organoidi, ma neanche questa tecnologia ha pienamente soddisfatto le richieste.

La nuova frontiera oggi è rappresentata da piattaforme microfluidiche (organ-on-a-chip) che consentono la co-coltura di cellule e matrici, combinata con l'applicazione della perfusione e del controllo spaziale sui gradienti di segnalazione, già utilizzate per studi fisiologici e farmacologici per molti organi complessi tra cui fegato, cuore, intestino, polmone e cervello.
 
Scienziati Californiani diretti dal Dott. Stefano Da Sacco del GOFARR Laboratory for Organ Regenerative Research and Cell Therapeutics in Urology descrivono in un bel lavoro pubblicato a metà Agosto su Nature Comm. un nefrone su un chip (indicato come GOAC) costituito da podociti umani e cellule endoteliali glomerulari umane (hGEC) seminate su OrganoplatesTM (MIMETAS). 
 
“Il nostro sistema unico al mondo – spiega la referente Dott.sa Laura Perin del Saban Research Institute, Los Angeles, CA, USA - è caratterizzato dall'assenza di una membrana artificiale che separa i due strati: le cellule possono essere coltivate in questi chip a lungo termine e sono quindi esse stesse in grado di produrre lo strato di matrice extracellulare, composta da collagene e laminina, in vivo.
 
All'ambizioso progetto anche un contributo Italiano, oltre la chiara origine di alcuni ricercatori, dalla “Nefrologia, Dialisi e Trapianto” dell'Ospedale S. Orsola-Malpighi di Bologna (Dott. Andrea Angeletti) e dalla “Genetica Medica" della Azienda Ospedaliera Universitaria di Siena (Dott.sa Alessandra Renieri). 

Questo sistema, testato su oltre 2000 chip indipendenti,, riassume le funzioni e la struttura del glomerulo, inclusa la permeabilità selettiva, caratteristica principale di molte nefropatie. Se esposti a sieri di soggetti malati (con autoanticorpi anti-podociti) i chip mostrano albuminuria proporzionale a quella dei pazienti stessi, fenomeno non osservato al contrario con sieri di controllo ottenuti da soggetti sani o con difetti primitivi (genetici o tossici ad esempio) dei podociti.
 
Con queste peculiarità promette di essere un modello applicabile, non solo per migliorare la conoscenza della fisio-ezio-patologia del glomerulo, ma anche (e soprattutto!) per l'identificazione di nuovi potenziali bersagli terapeutici per la cura delle glomerulonefriti.