Măduva osoasă este locul unde se formează toate celulele sângelui, iar când acest proces se dereglează, apar boli grave, inclusiv leucemiile. Un model de laborator care să copieze cât mai bine acest „atelier” intern ar putea ajuta la înțelegerea bolilor și la testarea tratamentelor, fără a recurge mereu la experimente pe animale.
Cercetători de la Departamentul de Biomedicină și Spitalul Universitar Basel, din Elveția, au reușit o premieră la nivel mondial, recreând în laborator un model de măduvă osoasă umană, care nu doar că arată ca țesutul real, dar a și produs celule sanguine în mod susținut, timp de mai multe săptămâni, scrie news.ro.
Modelul, realizat exclusiv din celule umane, este descris ca o premieră în domeniu și ar putea deveni o platformă importantă pentru studiul cancerelor de sânge și pentru testarea de medicamente, cu potențial de a reduce numărul de experimente pe animale.
În organism, „fabrica de sânge” este un țesut extrem de specializat, alcătuit dintr-o rețea densă de celule osoase, vase de sânge, fibre nervoase, celule imune și alte tipuri celulare care comunică permanent prin semnale chimice și mecanice. Această complexitate a făcut ca, timp de decenii, majoritatea studiilor despre funcționarea măduvei osoase să depindă de modele animale, în special cele de șoarece, sau de sisteme celulare simplificate, care nu pot reproduce complet mediul uman.
Noua platformă, descrisă într-un articol științific publicat recent în revista Cell Stem Cell, încearcă să depășească aceste limite prin imitarea unui microambient-cheie al măduvei, numit nișă endostală. Nișele sunt microzone specializate din măduvă, fiecare cu rol propriu în maturarea și menținerea celulelor stem hematopoietice (celulele „mamă” ale sângelui).
Nișa endostală, aflată în vecinătatea suprafeței osoase, este esențială pentru formarea de noi celule sanguine și a fost asociată cu mecanismele prin care unele cancere hematologice devin rezistente la tratament. Până acum, niciun model uman nu a reușit să includă, într-un singur sistem, toate componentele biologice relevante ale acestei nișe.
Pentru a construi noul model, echipa a pornit de la un schelet osos artificial din hidroxiapatită, mineral prezent în mod natural în oase și dinți, care oferă suportul tridimensional necesar. Pe această schelă au fost introduse celule umane reprogramate în celule stem pluripotente, capabile să se transforme în multe tipuri celulare, în funcție de semnalele din mediu. Printr-o serie de pași de dezvoltare controlați, cercetătorii au ghidat aceste celule să se diferențieze în multiple tipuri celulare specifice măduvei.
Analizele au arătat că structura obținută seamănă îndeaproape cu nișa endostală umană din punct de vedere al arhitecturii și al compoziției celulare. În plus, modelul este mai mare decât prototipurile anterioare, aproximativ opt milimetri în diametru și patru milimetri în grosime, ceea ce a permis menținerea formării de celule sanguine umane în laborator timp de mai multe săptămâni.
Potrivit autorilor, această realizare apropie semnificativ studiul hematopoiezei - producerea celulelor sanguine - de biologia reală umană.
Aceștia subliniază că cercetările pe șoarece au oferit multe informații despre măduvă, însă noul model poate completa aceste date, mai ales când se investighează diferențe între mecanismele umane și cele animale. Inițiativa se înscrie și în eforturile instituției de a reduce, rafina și înlocui pe cât posibil utilizarea animalelor în cercetare.
Platforma ar putea avea un rol important și în dezvoltarea de medicamente, deoarece permite observarea directă a efectelor unui tratament asupra unui microambient uman realist. Totuși, pentru screening-uri farmacologice cu multe molecule și doze în paralel, cercetătorii notează că sistemul ar trebui miniaturizat suplimentar.
Pe termen mai lung, echipa vede posibilă dezvoltarea unei variante personalizate ale acestei măduve artificiale pornind din celulele pacienților cu cancere hematologice, astfel încât terapiile să poată fi testate ex vivo înainte de a fi administrate.
Deși modelul trebuie încă îmbunătățit și validat prin experimente suplimentare înainte ca o astfel de utilizare clinică să devină realitate, studiul reprezintă un pas important spre modele umane funcționale care ar putea accelera atât cercetarea în biomedicină, cât și medicina personalizată în bolile de sânge.
