Il nuovo sistema di tessuto polmonare su chip offre test rapidi di potenziali trattamenti antifibrotici

La fibrosi polmonare è uno dei tipi più comuni e gravi di malattie polmonari. Ora i ricercatori finanziati dal NIBIB hanno sviluppato un sistema in vitro di tessuto polmonare su chip che imita la fibrosi polmonare, offrendo test rapidi di potenziali nuovi trattamenti antifibrotici.

La fibrosi polmonare è caratterizzata da rigidità polmonare progressiva e cicatrici. Si stima che circa 200, 000 persone sono colpite negli Stati Uniti con oltre cinque milioni di persone colpite in tutto il mondo. La metà delle persone colpite muore entro cinque anni dalla diagnosi. Il progressivo irrigidimento dei tessuti nella fibrosi è anche un fattore significativo nello scompenso cardiaco, cirrosi epatica, e malattie renali.

La cicatrizzazione polmonare che si verifica nella fibrosi polmonare è irreversibile e non esiste un trattamento che possa fermare completamente la progressione della malattia. Attualmente, solo due farmaci possono aiutare a rallentare il processo della malattia, pirfenidone e nintedanib. Sono state identificate una serie di nuove terapie candidate che potrebbero arrestare o addirittura invertire il processo. Però, testarli è difficile e costoso a causa del lento sviluppo della malattia in modelli animali o sperimentazioni cliniche umane.

Per affrontare questo problema un team di bioingegneri della State University di New York a Buffalo, e l'Università di Toronto in Canada hanno sviluppato un sistema di tessuto polmonare su chip che ha proprietà del tessuto polmonare fibrotico. Lo sviluppo dell'esclusivo sistema di microtessuti come piattaforma per testare i trattamenti anti-fibrosi è stato finanziato dal National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) ed è riportato sulla rivista Comunicazioni sulla natura.

I ricercatori hanno utilizzato la microlitografia per stampare matrici di minuscoli quadrati, con micropilastri dello spessore di un capello umano posti intorno ai bordi di ogni singolo quadrato. Hanno ideato un modo per far crescere il tessuto alveolare polmonare, le piccole sacche che si riempiono d'aria nei polmoni, in modo che il tessuto sia teso come un trampolino sui micropilastri.

I microtessuti sono stati trattati con TGF-beta, che provoca la contrazione e l'irrigidimento del tessuto. Questo imita l'irrigidimento del tessuto alveolare polmonare nelle persone che soffrono della malattia, e piega i micropilastri, che si può osservare al microscopio. Il risultato è un modello di microtessuto di fibrosi polmonare.

Il rilassamento della flessione fibrotica dei micropilastri dopo il trattamento con pirfenidone e nintedanib ha confermato che il sistema è un modello affidabile di fibrosi polmonare, che risponde al trattamento farmacologico.

"Ci aspettiamo che il nostro sistema velocizzi la traduzione delle terapie antifibrotiche dai laboratori alla clinica, ", ha affermato l'autore senior Ruogang Zhao, dottorato di ricerca, professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica dell'Università di Buffalo. "Ora stiamo adattando il sistema per modellare la patologia di altre malattie della membrana come la fibrosi nella retina e la fibrosi intestinale associata al morbo di Crohn".

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