Questo scienziato vuole stampare cellule umane nella stazione spaziale ISS

Un astronauta osserva la Terra attraverso il finestrino della Stazione Spaziale Internazionale, mentre una palla galleggiante di cellule cardiache emerge da una stampante 3D. Sembra una visione lontana, ma per Lorenzo Moroni, professore di biofabbricazione per la medicina rigenerativa, tra vent’anni sarà una realtà. Per questo motivo, il MERLN Institute for Technology-Inspired Regenerative Medicine di Maastricht collaborerà da aprile con le agenzie spaziali ESA e NASA per stampare tessuto umano nello spazio.

Entrando, Moroni parla soprattutto della disposizione dell’ufficio: “Qui si mescolano tutti, dagli studenti del master ai ricercatori affermati. È così che nascono le migliori idee. Moroni da vent’anni si occupa di medicina rigenerativa, trattamenti che mirano a riparare le cellule, le funzioni degli organi e dei tessuti del corpo umano.

Con i processi di rigenerazione, puoi pensare alla coda di una salamandra che ricresce. O le corna di un cervo che tornano ancora e ancora. La rigenerazione avviene anche nel corpo umano. Le cellule dei tessuti muoiono ma vengono anche reintegrate con quelle nuove. In questo modo il nostro corpo si rinnova completamente ogni sette anni e tutte le cellule vengono sostituite da nuove cellule.

“Qui a Maastricht, stiamo esaminando come le nuove tecnologie possono essere utilizzate per riparare rapidamente organi, ossa o muscoli del corpo umano in caso di danni”, afferma Moroni. “Pensa a riparare ferite profonde o rafforzare il muscolo cardiaco con nuovo tessuto.” Ecco perché la stampa di materiale biologico, stampa organica, una delle tecniche più importanti. E secondo Moroni il modo migliore per sviluppare questa tecnologia è a 400 chilometri sopra le nostre teste: nella ISS.

Come si stampa materiale biologico?

“Non stampiamo con l’inchiostro, ma con un gel pieno di cellule staminali che esce da una specie di pistola per colla. Queste cellule si adattano al tipo di tessuto che si desidera riparare. Se i vasi sanguigni sono danneggiati in un taglio profondo, imprimeremo cellule endoteliali che promuovono la riparazione di tale ferita. Per il muscolo cardiaco danneggiato, si stampano cellule staminali che crescono in quelli che vengono chiamati cardiomiociti. Queste cellule possono morire per mancanza di ossigeno. Il tessuto cicatriziale risultante spesso provoca aritmie cardiache che scatenano un altro attacco cardiaco. Se stampi le cellule e ripari il tessuto, puoi ridurre il rischio di recidiva.

Il prossimo passo è che testeremo questo per danni minori agli umani, come un taglio profondo

Che aspetto ha un tessuto stampato?

“Può essere un pezzo di tessuto soffice, ma possiamo anche incorporare le cellule, ad esempio, in medicazioni che si attaccano a una ferita e poi aiutano la ferita a guarire”.

Ma queste cellule si attaccano direttamente al tessuto danneggiato?

“Non sempre, hai bisogno del cosiddetto materiale di supporto per questo. Nel nostro corpo, i tessuti oltre alle cellule sono costituiti da una struttura proteica in cui si annidano le cellule. Per le nuove cellule, imitiamo questa struttura proteica con un gel biodegradabile. Questo gel funge inizialmente da materiale di supporto per le cellule che inseriamo. Quando le cellule iniziano a dividersi, costruiscono gradualmente la propria struttura proteica e il nostro gel si disintegra. In questo modo un tessuto può diventare un letto di proteine ​​che cresce con esso.

Questi tessuti stampati sono già usati per gli uomini?

“No, ora possiamo far crescere i tessuti in modo controllato in laboratorio. Il prossimo passo è testare questo per danni minori negli esseri umani, ad esempio per un taglio profondo che non guarisce da solo.

“Cosa è possibile: utilizzare tessuti stampati per testare nuovi farmaci. Funziona molto meglio dei test sugli animali perché stai testando con vero tessuto umano. Ciò consente di risparmiare un altro passaggio nell’intero processo di test.

L’invecchiamento del corpo accelera nello spazio a causa dei raggi cosmici

Perché vuoi stampare nello spazio?

“C’è gravità sulla Terra. Quando stampiamo il tessuto qui, lo facciamo su una superficie piana, perché il gel pieno di cellule si stacca. Questo crea strati nel modo in cui sono disposte le celle, paragonabili agli strati di uno spekkoek. Quando crescono, lo fanno a strati. Non è così che accade nel nostro corpo. Non c’è gravità nello spazio, quindi puoi stampare in tre dimensioni. Questo ci permette di imitare molto meglio le strutture dei tessuti. Rotonde, angolari, quali cellule dovrebbero essere posizionate dove nella struttura proteica, nello spazio abbiamo il controllo su molti più fattori che sulla Terra.

Che aspetto ha questo tessuto spaziale?

“Forse conosci il goccioline galleggianti di video dalla ISS. Possiamo organizzare le nostre goccioline cellulari per mezzo di onde sonore e forze magnetiche, proprio come sono strutturate nel corpo. Questo è davvero possibile solo in assenza di gravità.

Quindi produci tessuti nello spazio e poi li riporti sulla Terra?

“No, condurremo anche esperimenti lì. L’invecchiamento nel corpo va più veloce nello spazio perché le cellule sono più danneggiate dai raggi cosmici. Se simuliamo il tessuto nello spazio, possiamo rilevare questo danno molto più velocemente di quanto dobbiamo aspettare anni sulla Terra. Di conseguenza, apprendiamo in modo più preciso come i tessuti crescono e invecchiano. Prendi la crescita dei cardiomiociti nel cuore. Queste cellule crescono e si dividono finché non raggiungiamo l’età adulta, ma poi l’intero processo si interrompe. Perché è così? I nostri tessuti che invecchiano rapidamente possono dare un’idea di questo.

Una persona su cinque muore per malattie cardiovascolari, voglio fare qualcosa al riguardo

Guarderai solo il cuore in questa esplorazione spaziale, perché?

“Beh, è ​​un po’ come il motore del nostro corpo, ma difficilmente sappiamo come si ripara da solo dopo un infarto, per esempio. Una persona su cinque muore di malattie cardiovascolari, voglio fare qualcosa perché mio zio era un cuore chirurgo in Italia e ho salvato tante vite in quel modo lo voglio anch’io, ma poi con fazzoletti stampati in cui sono esposti processi prima sconosciuti.

Perché le agenzie spaziali NASA ed ESA sono davvero coinvolte in questo progetto?

“La NASA e l’ESA hanno in programma di portare gli umani sulla Luna e su Marte per un lungo periodo entro dieci anni. Se le persone vengono ferite o subiscono altri danni fisici lì, non c’è “aiuto medico. Le celle di stampa potrebbero aiutarli a farlo. Inoltre, gli esperimenti che vogliamo fare devono essere fatti da astronauti addestrati, quindi ne abbiamo davvero bisogno per rendere questo progetto un successo”.

Non hai programmato tu stesso un viaggio nello spazio?

“Non ancora. Ma se posso, ci andrò sicuramente.