Un gruppo di ricercatori dell’Ohio è riuscito a indurre in laboratorio lo sviluppo di tre organoidi, pancreas, fegato e dotti biliari interconnessi tra loro, a partire da cellule umane. È una prima mondiale che apre la strada a nuovi approcci diagnostici, di ricerca e nuove prospettive terapeutiche. Lo studio, diretto dal Professor Takanori Takebe, è stato pubblicato su Nature. Popular Science ha intervistato Takebe, scienziato esperto in organoidi e organogenesi del Cincinnati Children’s Hospital Medical Center e professore associato del dipartimento di medicina rigenerativa alla Yokohama City University.
Siete i primi al mondo ad aver creato un sistema di più organoidi interconnessi. Come ci siete riusciti?
La prima cosa da fare è stata identificare, in natura, quale fosse lo stadio di massima capacità di sviluppo degli organi. Si tratta dello stadio precursore dei tre organi, il foregut. Abbiamo poi capito che i precursori degli organi limitrofi, quindi l’intestino medio (midgut), sono fondamentali per indurre lo sviluppo dei tre organoidi. In questo modo abbiamo scoperto un modello, che possiamo chiamare foregut-midgut, efficace per lo sviluppo dei tre organi contemporaneamente. Con il nostro studio abbiamo dimostrato che con il giusto design, in termini di tempi di sviluppo e posizione delle cellule, le cellule umane (che sono cellule della pelle riprogrammate per tornare ad essere cellule staminali) sanno come organizzarsi per formare tessuti funzionali consentendo lo sviluppo di più organi in laboratorio.
Le interazioni tra gli organoidi nel sistema che avete messo a punto sono paragonabili a quelle degli stessi organi nel corpo umano?
Abbiamo confrontato le interazioni osservate tra i nostri organoidi, che derivano da cellule umane, con quelle dei tessuti equivalenti del topo e abbiamo riscontrato una forte somiglianza. Non è possibile effettuare un confronto diretto con le interazioni tra gli organi nell’uomo quindi non possiamo dare una risposta certa a questa domanda.
Perché avete scelto questi tre organi: fegato, dotti biliari e pancreas?
Abbiamo scelto questi organi perché speriamo di salvare i pazienti con insufficienza epatica. Questo studio è il seguito naturale dei nostri lavori precedenti, pubblicati uno nel 2013 su Nature, uno nel 2015 su Cell Stem Cell e uno nel 2017 su Nature nei quali abbiamo cercato di sviluppare un fegato attraverso il trapianto di organoidi nel topo. Ci siamo però resi conto che, se ci concentriamo su un singolo organo, l’esperimento è meno efficace e dura poco nel tempo. Quindi abbiamo deciso di risolvere il problema collegando il fegato agli organi circostanti.
Il vostro modello rappresenta uno strumento innovativo per condurre test diagnostici e valutare l’effetto di farmaci. Per quali malattie pensate che potrebbe essere usato?
Il primo bersaglio saranno le malattie congenite che comportano un deficit delle connessioni al dotto biliare, come l’atresia biliare e la colangite sclerosante primitiva. In ogni caso non ci limiteremo a queste patologie.
Possiamo immaginare che gli organoidi saranno utilizzati per i trapianti nell’uomo?
Assolutamente si. Lavoriamo sugli organoidi proprio con questo obiettivo. L’idea è di far sviluppare gli organi in laboratorio per un mese, fino a che non siano pronti per il trapianto. È una vera sfida, perché con il passare dei giorni i tessuti diventano drammaticamente complessi. Per raggiungere questo obiettivo mancano ancora alcuni elementi, come le cellule endoteliali.
