Ricerche

Al POSTECH è stata sviluppata in collaborazione con il National University Hospital di Seoul una nuova piattaforma per lo studio delle malattie neuroinfiammatorie, che usa la tecnologia di biostampa 3D avanzata.

Riassunto grafico dello studio Han [em]et al[/em] / Biomaterials Research

È stato sviluppato con successo un modello 3D che imita accuratamente la barriera emato-encefalica (BBB, Blood-Brain Barrier) ​​in un ambiente di laboratorio da dei team di ricerca guidati dalla prof.ssa Jinah Jang dei dipartimenti di ingegneria meccanica, scienze della vita, ingegneria della convergenza della Pohang University of Science & Technology (POSTECH), e dal professor Sun Ha Paek del Dipartimento di Neurochirurgia dell'ospedale dell'Università Nazionale di Seoul. Il loro studio è pubblicato su Biomaterials Research.

Le malattie neurodegenerative, che comprendono il morbo di Alzheimer e di Parkinson e la sclerosi laterale amiotrofica, derivano dal progressivo declino delle funzioni cerebrali e del sistema nervoso, principalmente a causa dell'invecchiamento. La neuroinfiammazione cronica, un fattore chiave di questi disturbi, deriva dalle intricate interazioni tra vasi sanguigni cerebrali e cellule neurali, dove la BBB ha un ruolo regolatorio fondamentale.

Tuttavia, i modelli di BBB esistenti non sono stati in grado di replicare la complessa struttura tridimensionale dei vasi sanguigni cerebrali, ponendo sfide significative per la ricerca e lo sviluppo di farmaci. Per affrontare queste limitazioni, il team di ricerca ha sviluppato un bioinchiostro specifico cerebrovascolare, usando la 'matrice extracellulare decellularizzata' (CBVdECM, cerebrovascular-specific bioink with decellularized extracellular matrix), derivato dal cervello suino e da vasi sanguigni. Inoltre, il team ha applicato la tecnologia di biostampa 3D per costruire un modello vascolare tubolare che replica con precisione la struttura e la funzione anatomica della BBB umana.

Una caratteristica chiave di questo modello è la formazione spontanea di una struttura a doppio strato senza stimoli esterni. Quando sono state incorporate nel bioinchiostro delle cellule endoteliali microvascolari cerebrali umane e dei periciti vascolari cerebrali umani, ed è stato stampato, le cellule endoteliali si sono autoassemblate nella parete vascolare interiore, mentre i periciti formavano uno strato circostante. Ciò ha comportato la creazione di una struttura a doppio strato che ricorda da vicino l'architettura dei vasi sanguigni reali.

In seguito, il team di ricerca ha replicato con successo la disposizione e il processo di organizzazione di 'proteine ​​a giunzione stretta', un componente di solito assente nei modelli 2D convenzionali. Inoltre, dopo l'esposizione a sostanze che inducono l'infiammazione (TNF-α e IL-1β), sono state osservate permeabilità BBB e risposte infiammatorie.

Questo approccio ha consentito di modellare con precisione i meccanismi neuroinfiammatori, producendo approfondimenti critici sul ruolo della disfunzione della BBB e dell'infiammazione nella patofisiologia delle malattie neurodegenerative.

Il professor Sun Ha Paek ha commentato: "Questo studio fornisce una piattaforma cruciale per studiare i meccanismi patologici della neuroinfiammazione e sviluppare nuove strategie terapeutiche".

E la prof.ssa Jinah Jang di Postech ha aggiunto: "Puntiamo a integrare ulteriori tipi di cellule, come glia, neuroni e cellule immunitarie, per perfezionare i metodi di quantificare le risposte infiammatorie e la permeabilità, espandendoci anche a modelli di malattia specifici del paziente".