Gli organoidi sono ammassi tridimensionali di cellule umane prodotti in vitro per imitare la complessità funzionale, strutturale e biologica degli organi umani. Anche se hanno la dimensione di una capocchia di spillo, il loro potenziale è enorme: possono replicare i comportamenti dei tessuti del cuore, del cervello o del midollo spinale, consentendo di ricreare una condizione di malattia, testare terapie e farmaci e prevedere le risposte dei pazienti. Tutto questo, in modo molto più accurato di quanto permettessero le metodologie usate finora e senza ricorrere a modelli animali.
La comunità scientifica internazionale si muove da tempo per superare la sperimentazione animale, non solo per motivi etici, ma anche perché i modelli animali sono lontani dal replicare il vero funzionamento dell’organismo umano. Diversamente da quanto accade nelle altre regioni italiane, in Alto Adige la sperimentazione animale non è consentita, quindi da diversi anni l’Istituto si concentra su metodologie pensate per sostituirla in modo definitivo con sistemi basati su cellule staminali pluripotenti indotte e ora con gli organoidi.
“In questo momento la nostra ricerca si concentra sugli ambiti neurologico e cardiologico. I primi organoidi cerebrali che abbiamo sviluppato riguardano in particolare il mesencefalo. Ci permetteranno di studiare malattie come il morbo di Parkinson con particolare attenzione alla comprensione dei meccanismi molecolari alla base di questa condizione debilitante” spiega Francesca Pischedda, ricercatrice dell’Istituto di biomedicina.
Il team lavora con tecniche avanzate di imaging che permettono di osservare gli organoidi in modo dettagliato e di seguire i cambiamenti nel loro sviluppo e nella loro funzione. Per avvicinarsi il più possibile al comportamento di organi reali, gli organoidi cerebrali vengono ingegnerizzati, collocandoli su dei chip. Gli organi su chip (i cosiddetti OoC) sono piattaforme sperimentali di nuova generazione che combinano ingegneria tissutale e microtecnologia. Il chip consente di misurare l’attività elettrica delle cellule e di controllare l’ambiente circostante, in questo modo si riesce ad analizzare il comportamento di un organo come se fosse all’interno del corpo. “Siamo molto orgogliosi dei progressi che abbiamo raggiunto con questa tecnologia. Siamo tra i pochi centri di ricerca in Italia a concentrarci in modo esclusivo sullo sviluppo di metodi alternativi e complementari alla sperimentazione animale (i cosiddetti NAMs) per la ricerca preclinica. Sugli organoidi del cervello siamo già molto avanti e altri colleghi e colleghe stanno lavorando su organoidi che riproducono il tessuto del midollo spinale e del cuore” spiega Paolo Cesare, ricercatore dell’Istituto di biomedicina di Eurac Research.

La ricerca sugli organoidi è sostenuta da due progetti coordinati da Eurac Research e cofinanziati dall’Unione Europea: INNo-CHIP, collaborazione transfrontaliera Italia-Svizzera che riunisce 25 partner per realizzare prototipi OoC fedeli alla biologia umana, potenziare la ricerca medica e lo sviluppo di nuovi trattamenti, stimolando innovazione e supporto alle start-up; e CELLMED, che potenzierà la strumentazione dell’Istituto di Eurac Research e svilupperà modelli cellulari umani avanzati per studiare i meccanismi delle malattie e accelerare lo screening di farmaci.

“La ricerca sugli organoidi è più di un progresso scientifico, è un cambiamento nel modo in cui immaginiamo la medicina. La nostra ricerca sugli organoidi costituisce un passaggio fondamentale verso un approccio incentrato sulla salute — noto come Precision Health — una priorità non solo a livello globale, ma anche per noi. Si tratta di comprendere come le malattie si sviluppino prima della comparsa dei sintomi e di impiegare queste conoscenze per elaborare strategie di prevenzione mirate e fondate su solide evidenze scientifiche, con l’obiettivo di preservare e migliorare la salute complessiva”, afferma Andrew Hicks, vicedirettore dell’Istituto di biomedicina di Eurac Research.