Gli scienziati creano prima l'esofago umano nelle cellule staminali
Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a creare un esofago umano in laboratorio. Questo può aprire la strada a nuovi trattamenti rigenerativi.
L'esofago è il tubo muscolare che sposta il cibo ei liquidi che ingeriamo dalla nostra gola fino allo stomaco.
Questo organo è costituito da diversi tipi di tessuto, inclusi muscoli, tessuto connettivo e mucose.
Gli scienziati del Cincinnati Children’s Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) in Ohio hanno coltivato artificialmente questi tessuti in laboratorio utilizzando cellule staminali pluripotenti o cellule staminali che possono assumere qualsiasi forma e creare qualsiasi tessuto nel corpo.
Il team - guidato da Jim Wells, Ph.D., il direttore scientifico di CuSTOM - ha sviluppato in laboratorio esofagi umani completamente formati e ha dettagliato i suoi risultati in un articolo pubblicato sulla rivista Cellule staminali cellulari.
A loro conoscenza, questa è la prima volta che tale impresa è stata raggiunta utilizzando solo cellule staminali pluripotenti.
Gli organoidi dell'esofago coltivati in laboratorio potrebbero aiutare a trattare una serie di condizioni, come il cancro esofageo e la malattia da reflusso gastroesofageo (GERD).
Possono anche aiutare a trattare malattie congenite più rare, come l'atresia esofagea (una condizione in cui l'esofago superiore non si collega con l'esofago inferiore) e l'acalasia esofagea (in cui l'esofago non si contrae e quindi non può passare il cibo).
Secondo stime recenti, GERD - noto anche come reflusso acido - colpisce circa il 20% della popolazione degli Stati Uniti. Nel 2018, oltre 17.000 persone negli Stati Uniti svilupperanno il cancro esofageo.
Come spiegano Wells e il team nel loro articolo, avere un modello completamente funzionale dell'esofago umano - sotto forma di un organoide coltivato in laboratorio - contribuisce a una migliore comprensione di queste malattie.
I risultati possono anche portare a trattamenti migliori utilizzando la medicina rigenerativa.
La proteina chiave aiuta gli scienziati a far crescere l'esofago
Mentre cercavano di formare gli organoidi, Wells e il team si sono concentrati su una proteina chiamata Sox2 e sul gene che la codifica. Ricerche precedenti avevano dimostrato che l'interruzione di questa proteina porta a una serie di condizioni esofagee.
Gli scienziati hanno coltivato cellule di tessuto umano, nonché cellule di tessuti di topi e rane, per esaminare più da vicino il ruolo di Sox2 nello sviluppo embrionale dell'esofago.
Il team ha rivelato che Sox2 guida la formazione di cellule esofagee inibendo un altro percorso genetico che "direbbe" alle cellule staminali di formarsi invece in cellule respiratorie.
Volevano anche studiare gli effetti della privazione di Sox2 in queste fasi di sviluppo chiave. L'esperimento ha rivelato che la perdita di Sox2 ha provocato una forma di atresia esofagea nei topi.
Infine, sono stati in grado di creare organoidi dell'esofago lunghi 300-800 micrometri a 2 mesi. Gli scienziati hanno quindi testato la composizione dei tessuti coltivati in laboratorio e l'hanno confrontata con quella del tessuto esofageo umano ottenuto dalle biopsie.
Wells e il team riferiscono che i due tipi di tessuto avevano una composizione molto simile. Wells commenta il significato clinico degli organoidi, dicendo:
"Oltre ad essere un nuovo modello per studiare i difetti alla nascita come l'atresia esofagea, gli organoidi possono essere utilizzati per studiare malattie come l'esofagite eosinofila e la metaplasia di Barrett, o per la bioingegneria del tessuto esofageo geneticamente abbinato per singoli pazienti".
"I disturbi dell'esofago e della trachea sono abbastanza diffusi nelle persone che i modelli organoidi dell'esofago umano potrebbero essere di grande beneficio".
Jim Wells, Ph.D.
