I modelli più tradizionali per la comprensione delle dinamiche tumorali, come le colture bidimensionali su piastra, spesso non riescono a rappresentare in modo accurato l’insorgere della malattia e la complessità del microambiente umano. Il rischio è che le terapie sviluppate da questi modelli, una volta applicate all’uomo, riproducano risultati inattesi e siano meno efficaci.
Uno studio internazionale, pubblicato sulla rivista “Biomaterials” e condotto dal Dipartimento di Scienze e Biotecnologie Medico-Chirurgiche della Sapienza, ha sviluppato un nuovo strumento in grado di ricreare in laboratorio tumori vascolarizzati complessi, fondamentali per comprendere l’insorgenza e la progressione di tumori correlati al sistema vascolare, ai parametri biomeccanici e alle risposte del sistema immunitario.
Il dispositivo si chiama “small Vessel Environment Bioreactor” e riproduce in miniatura i vasi sanguigni e il loro microambiente tumorale, offrendo un modello molto più realistico rispetto ai tradizionali sistemi in vitro e agli “organi su chip”, rappresentando un’importante innovazione nel campo della medicina di precisione.
Utilizzando cellule derivate dai pazienti e integrando differenti tecnologie di bio-fabbricazione, come la stampa 3D, la millifluidica, la tecnologia dei materiali e il magnetismo, sVEB consente di studiare le caratteristiche specifiche di ciascun individuo, aprendo la strada a terapie personalizzate.
“Il bioreattore – spiega Roberto Rizzi, coordinatore dello studio e professore di Bioingegneria tissutale alla Sapienza – permette di osservare come un tumore interagisce con i vasi sanguigni e come risponde all’arrivo delle cellule immunitarie, il tutto in condizioni dinamiche e controllate, simili a quelle presenti nel corpo umano”.
Una delle innovazioni più affascinanti introdotte da sVEB è l’uso di cellule del sistema immunitario “guidate” da minuscole particelle magnetiche. Queste particelle, soggette ad un campo magnetico, permettono di dirigere in modo preciso le cellule immunitarie verso il tumore, così da colpirlo in modo più accurato ed efficace. Ciò potrebbe aiutare a trasformare tumori poco sensibili all’immunoterapia, chiamati “freddi”, in tumori “caldi”, più reattivi ai cambiamenti.
Il dispositivo è stato sviluppato per lo studio del tumore al seno, ma offre un’ampia gamma di applicazioni anche per diverse patologie specifiche degli organi. Grazie infatti alla sua struttura modulare e alla capacità di replicare sistemi fisiologici vascolarizzati complessi e i loro parametri biomeccanici, lo sVEB può essere adattato per modellare anche i vasi all’interno del cuore, del cervello e degli altri organi.
“Questa versatilità consente di analizzare le interazioni tra cellule specifiche e il loro microambiente in condizioni controllate, facilitando la comprensione dei meccanismi di progressione patologica – continua Francesca Megiorni, autrice dello studio e professoressa del Dipartimento di Medicina Sperimentale della Sapienza – La possibilità di integrare cellule derivate da pazienti specifici rende sVEB uno strumento promettente per la medicina personalizzata, permettendo di sviluppare trattamenti basati sulle caratteristiche individuali del paziente”.
Sebbene l’applicazione sia ancora in fase iniziale, il bioreattore sVEB ha dimostrato di essere un sistema stabile e riproducibile nel tempo, caratteristiche fondamentali per un utilizzo affidabile nella ricerca, e rappresenta un grande passo avanti verso la possibilità di simulare e studiare malattie complesse come il cancro in modo più realistico e sicuro.
