La fabbrica del sangue del nostro corpo è costituita da un tessuto specializzato con cellule ossee, vasi sanguigni, nervi e altri tipi di cellule. Per la prima volta, i ricercatori sono riusciti a riprodurre in laboratorio questa complessità cellulare del midollo osseo a partire da cellule umane. Questo sistema potrebbe ridurre i test sugli animali per molte applicazioni.
Il nostro midollo osseo di solito svolge il suo lavoro in modo del tutto inosservato e inascoltato. Viene messo in evidenza solo quando si ammala, ad esempio di cancro. In questi casi, è fondamentale capire esattamente come funziona la produzione di sangue nel nostro corpo e cosa va storto in caso di malattia.
In genere, la ricerca sul midollo osseo si basa principalmente su esperimenti sugli animali e su modelli cellulari altamente semplificati in laboratorio. Ora i ricercatori del Dipartimento di Biomedicina dell’Università di Basilea e dell’Ospedale Universitario di Basilea presentano una replica realistica del midollo osseo realizzata con cellule umane. I ricercatori, guidati da Ivan Martin e Andrés García García, riferiscono sulla rivista "Cell Stem Cell" che questo modello sarà probabilmente uno strumento prezioso per la ricerca sul cancro del sangue, ma anche per lo sviluppo di farmaci ed eventualmente per terapie personalizzate.
Struttura ossea e diversità cellulare
Il midollo osseo non è uniforme, ma presenta diversi compartimenti specializzati. Gli esperti parlano di "nicchie". Una nicchia, particolarmente importante per l’emopoiesi e in relazione alla resistenza dei tumori del sangue alle terapie, si trova vicino alla superficie ossea. Questa cosiddetta nicchia endostale è costituita da vasi sanguigni, cellule ossee, nervi e cellule immunitarie. Finora non esisteva un sistema modello umano realistico per questo.
Il team di ricerca è ora riuscito a farlo: La base per questo complesso tessuto è stata uno scheletro artificiale realizzato con il materiale idrossiapatite, un componente importante di ossa e denti. I ricercatori hanno anche utilizzato cellule del corpo umano, che hanno riprogrammato in cellule staminali utilizzando metodi di biologia molecolare. Queste cellule staminali generate artificialmente sono in grado di produrre diversi tipi di cellule specializzate a seconda delle sostanze di segnalazione provenienti dall’ambiente.
I ricercatori hanno integrato queste cellule nell’impalcatura ossea artificiale, hanno stimolato processi di differenziazione specifici e in questo modo hanno riprodotto un gran numero di tipi cellulari diversi nel midollo osseo. La loro successiva analisi ha confermato che questo costrutto tridimensionale si avvicina molto di più alla composizione della nicchia endostale del midollo osseo rispetto ai precedenti sistemi modello. Con un diametro di otto millimetri e uno spessore di quattro millimetri, è anche più grande. Il costrutto ha permesso ai ricercatori di imitare l’ematopoiesi umana in laboratorio.
Sostituzione di alcuni esperimenti sugli animali
abbiamo imparato molto sul funzionamento del midollo osseo dagli esperimenti sui topi", afferma Ivan Martin. tuttavia, il nostro modello ci avvicina molto di più all’organismo umano". Molti esperimenti sugli animali per la ricerca sull’emopoiesi in condizioni di salute e di malattia potrebbero essere ridotti", in linea con gli sforzi dell’università di ridurre, migliorare o sostituire gli esperimenti sugli animali ogni volta che è possibile.
Il sistema potrebbe essere utilizzato in futuro anche per lo sviluppo di farmaci. tuttavia, le dimensioni del nostro modello di midollo osseo rappresentano un ostacolo", spiega Andrés García García. Per testare più sostanze attive e dosaggi in parallelo, la miniaturizzazione è di nuovo necessaria.
A più lungo termine, è anche ipotizzabile che questo possa essere utilizzato per creare modelli di midollo osseo individualizzati con cellule di pazienti per il trattamento del cancro. In questo modo sarebbe possibile testare diverse terapie e selezionare quella migliore. Tuttavia, i ricercatori ammettono che anche in questo caso sono necessari ulteriori sviluppi.
Pubblicazione originale
Qing Li et al.
Modello su macroscala, assistito da scaffold, della nicchia endostale del midollo osseo umano utilizzando organoidi osteoblastici vascolarizzati da hiPSC.
Cell Stem Cell (2025), doi: 10.1016/j.stem.2025.10.009
