Esofago di Barrett modellato in un chip di organo umano

8 giugno 2023

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dall'Università di Harvard

Il reflusso acido, il controlavaggio dell'acido dello stomaco nel tubo di deglutizione, o nell'esofago, è qualcosa che molti sperimentano occasionalmente. Quando si verifica ripetutamente e diventa un problema cronico, può provocare "esofago di Barrett" (BE), una condizione in cui le cellule del rivestimento epiteliale dell'esofago sembrano assumere l'identità delle cellule dello stomaco o dell'intestino.

Questo processo è noto come "metaplasia" ed è associato a una maggiore incidenza del cancro esofageo, uno dei tumori più mortali che si stima sia la sesta causa più comune di morte per cancro in tutto il mondo.

Per essere in grado di prevedere quali pazienti con esofago di Barrett corrono un rischio maggiore di sviluppare il cancro e per scoprire farmaci che potrebbero prevenire questa transizione, è necessaria una migliore comprensione dei suoi fattori scatenanti cellulari e molecolari. Tuttavia, per studiare l’BE, i modelli animali non sono utili, poiché hanno un’anatomia esofagea diversa, e i modelli in vitro esistenti non riescono a replicare i cambiamenti nella struttura cellulare e tissutale che sono segni distintivi dell’BE osservati nei pazienti umani.

L'esofago è rivestito da uno strato di cellule epiteliali rivolto direttamente al lume esofageo ed è supportato dal basso da una miscela di cellule fibroblastiche e dalla matrice extracellulare circostante nota come "stroma". Oltre a fornire supporto meccanico e nutrizionale, è noto che lo stroma invia segnali alle cellule epiteliali per guidarne la differenziazione e la funzione durante lo sviluppo dell'esofago nel feto.

Mentre lo stroma continua a fornire all’epitelio esofageo segnali per tutta la vita di una persona per consentire il rinnovamento dei tessuti, il suo contributo alla metaplasia che spesso precede la formazione del cancro rimane sconosciuto.

Ora, un gruppo di ricerca del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell’Università di Harvard guidato dal direttore fondatore del Wyss Donald Ingber, MD, Ph.D., in collaborazione con ricercatori della McGill University di Montreal, Canada e dell’Università della California San Francisco (UCSF ) hanno sviluppato un modello che ricapitola le risposte di un epitelio BE ai fibroblasti derivati ​​dallo stroma in modo paziente-specifico in vitro utilizzando la tecnologia Organ Chip.

I chip d'organo sono dispositivi di coltura cellulare microfluidica in cui le strutture e le funzioni chiave di organi composti da diversi tipi di cellule e tessuti possono essere imitate all'esterno del corpo.

Il team ha creato chip rivestiti da cellule epiteliali che sono state coltivate direttamente su uno strato simile a uno stroma con cellule fibroblastiche incorporate che ricreano un'effettiva interfaccia epiteliale-stroma simile in vivo. È importante sottolineare che sia le cellule epiteliali che i fibroblasti sono stati isolati da diverse regioni all'interno dello stesso esofago di un paziente con cancro esofageo; alcune regioni apparivano sane, mentre altre mostravano segni tipici di BE, o erano progredite verso il cancro.