L’ispirazione che cambia le regole della scienza può apparentemente venire da qualsiasi parte. Ad esempio, una placca batterica ammuffita ci ha dato il primo antibiotico, la penicillina.
Per il Dr. Andrew Pelling dell’Università di Ottawa, l’idea radicale proviene da un classico di fantascienza chiamato The Little Shop of Horrors. Nello specifico, è stato affascinato dal principale antagonista del film, una pianta mangiatrice di uomini chiamata Aubrey 2.
Aubrey 2
Aubrey 2 è una creatura simile a una pianta con caratteristiche mammifere, ha spiegato Pelling alla conferenza Exponential Medicine di San Diego. “Così abbiamo iniziato a chiederci: possiamo farla crescere in laboratorio?“L’obiettivo finale della ricerca, ovviamente, è quello di capire se le piante alimentari possono fornire la struttura necessaria per la sostituzione dei tessuti umani.
Lo sviluppo della Meccanobiologia
Far crescere un orecchio umano dalle mele può sembrare irrazionale, ma l’intuizione chiave di Pelling è che l’interno fibroso di una mela è sorprendentemente simile ai microambienti abitualmente usati nei laboratori di bioingegneria per coltivare il tessuto umano.
Ad esempio, per fabbricare un orecchio artificiale, gli scienziati normalmente scolpiscono o stampano strutture di supporto vuote in materiali costosi e biocompatibili.
Quindi seminano le cellule staminali umane nella struttura e, scrupolosamente, forniscono un cocktail di fattori di crescita e nutrienti per spingere le cellule a crescere.
Alla fine, dopo settimane e mesi di incubazione, le cellule si diffondono sulla struttura e si differenziano in cellule simili a quelle della pelle. Il risultato è un orecchio di ricambio bioingegnerizzato.
Il problema? La barriera di ingresso estremamente elevata: cellule staminali, fattori di crescita e materiali per l’impalcatura sono tutti difficili e costosi da procurarsi.
Ma queste componenti sono davvero necessarie?
“Spesso pensiamo alla biologia attraverso le lenti del genoma o della biochimica“, ha detto Pelling.
Ma le cellule e il tessuto sono componenti viventi: si estendono, si comprimono e si deformano, producendo forze meccaniche che agiscono l’una sull’altra. In una serie di esperimenti, Pelling e altri hanno scoperto che queste forze meccaniche non sono solo un prodotto secondario della biologia piuttosto, sembrano regolare in modo cruciale il meccanismo molecolare sottostante della cellula.
“Ci vuole una mela… per fare un orecchio”
Sotto il microscopio, il microambiente di una mela ha la stessa lunghezza delle superfici ingegnerizzate per la fabbricazione di tessuti sostitutivi. Questa scoperta ha fatto sì che la squadra si chiedesse: è possibile sfruttare quel modello di superficie delle piante per far crescere organi umani?
Hanno così preso una mela e tolto tutte le sue cellule vegetali, il DNA e altre biomolecole. È rimasta semplicemente l‘impalcatura fibrosa della mela, quella che di solito si conficca tra i denti.
I ricercatori hanno poi inserito all’interno di questa struttura cellule umane e animali, che hanno cominciato a crescere e a diffondersi.
Incoraggiato da questo risultato, il team ha poi scolpito a mano un orecchio nella mela e ha ripetuto il processo sopra. In poche settimane le cellule si sono infiltrate, trasformando il pezzo di mela in un orecchio umano carnoso.
Certo, avere la forma giusta non è abbastanza. Il tessuto sostitutivo deve sopravvivere anche all’interno del corpo.
La prova sul campo
Il team ha poi impiantato un’impalcatura a base di mela direttamente sotto la pelle di un topo. In sole otto settimane, non solo le cellule sane del topo hanno invaso la matrice, ma il corpo del roditore ha anche prodotto nuovo collagene e vasi sanguigni che hanno contribuito a mantenere viva e sana la struttura.Questo risultato è un successo per il tessuto così ingegnerizzato: è sicuro, è biocompatibile e proviene da una fonte etica e sostenibile.“Questa cosa sta diventando una parte vivente del corpo, una volta era una mela. Lo abbiamo fatto andando al supermercato“, ha detto Pelling.
Verso lo studio clinico
Pelling è particolarmente eccitato dalla sua scoperta per la sua semplicità: un approccio elegante che sfrutta la struttura fisica della pianta.
Il team sta ora estendendo il proprio lavoro a tre aree principali dell’ingegneria tissutale: cartilagine dei tessuti molli, ossa e midollo spinale e riparazione dei nervi.
La chiave è quella di abbinare la specifica microstruttura di una pianta a quella del tessuto, ha spiegato Pelling.“È davvero eccitante vedere questo tipo di idee innovative tramutarsi in realtà“, ha detto.
Fonti:
https://www.theatlantic.com/science/archive/2016/07/growing-organs-on-apples/493265/
