Un modello di intestino umano capace di riprodurre la peristalsi e le sollecitazioni meccaniche della parete intestinale è stato sviluppato dal gruppo di biofabbricazione dell’Università di Pisa. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Results in Engineering in uno studio coordinato dal professor Giovanni Vozzi, del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e del Centro di Ricerca E. Piaggio, in collaborazione con Yu Shrike Zhang del Brigham and Women’s Hospital e della Harvard Medical School di Boston.
Il dispositivo è un bioreattore progettato per ricreare condizioni più vicine a quelle dell’organismo rispetto ai modelli tradizionali. Il sistema consente di mantenere in vita le cellule per almeno 28 giorni e riproduce il movimento ritmico che permette all’intestino di svolgere le proprie funzioni. Sottoposte a questo stimolo meccanico, le cellule si organizzano spontaneamente in strutture tridimensionali simili ai villi intestinali.
Un modello per la ricerca farmacologica
Secondo Giovanni Vozzi, il movimento dell’intestino non rappresenta un semplice dettaglio fisiologico, ma un elemento essenziale per favorire lo sviluppo di tessuti più realistici. La disponibilità di modelli capaci di imitare il comportamento dell’organo potrebbe consentire di analizzare con maggiore precisione alcune malattie, valutare l’efficacia di nuovi farmaci e ridurre progressivamente il ricorso alla sperimentazione animale.
Il bioreattore è stato sviluppato nell’ambito di un progetto di dottorato e del progetto MICRO-B, finanziato dal Bando per Dimostratori Tecnologici 2022 dell’Ateneo pisano. Il sistema è stato inoltre brevettato in collaborazione con il gruppo della professoressa Emilia Ghelardi, del Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia dell’Università di Pisa.
Tra le caratteristiche indicate dai ricercatori figurano i costi di realizzazione contenuti, l’architettura modulare e la capacità di riprodurre in modo fisiologicamente realistico le sollecitazioni cui è sottoposta la parete intestinale. Le possibili applicazioni non riguardano soltanto lo studio della barriera intestinale: il dispositivo può essere collegato ad altri modelli biologici, compreso quello del microbiota già sviluppato dallo stesso gruppo.
Dall’intestino al sistema nervoso
Il prossimo obiettivo è integrare il modello con altri tessuti per ricostruire in laboratorio l’asse microbiota-intestino-cuore-cervello. Questo approccio dovrebbe essere utilizzato per studiare l’origine e l’evoluzione di malattie cardiovascolari e neurodegenerative. La linea di lavoro è già al centro di due progetti di dottorato che coinvolgono, oltre a Vozzi e Ghelardi, le professoresse Vittoria Raffa e Arianna Tavanti dell’Università di Pisa e Federico Vozzi dell’Istituto di Fisiologia Clinica del CNR.