Cura dell’Alzheimer e bioprinting

Gli studi sull’Alzheimer danno a molti di noi la speranza, se abbiamo un parente o un amico che soffre della terribile malattia o semplicemente perché speriamo che una cura ci sarà se iniziamo a provare sintomi della forma più comune e schiacciante di demenza. Dato che la bioprinting diventa preziosa in molte aree diverse della ricerca medica, non sorprende sapere che ora gli scienziati stanno rivolgendo la loro attenzione verso l’utilizzo di questo per trovare modi migliori per curare l’Alzheimer.

La stampa 3D e il dominio noto come bioprinting consentono agli scienziati di abbracciare così tanti vantaggi, dalla convenienza e convenienza, alla capacità di continuare a provare varie iterazioni fino a quando non completano la loro missione nella ricerca o nell’innovazione. Una delle maggiori sfide nell’affrontare il morbo di Alzheimer è stata trovare farmaci che funzionano davvero. Non solo c’è la pressione di trovarlo per coloro che hanno la condizione esistente, ma anche per le generazioni future che trasportano ciò che si pensa sia un marcatore genetico. In ‘ Bioprinting tessuti neurali utilizzando le cellule staminali come strumento per lo screening di bersagli farmacologici per la malattia di Alzheimer, “Stephanie M. Willerth esamina la difficoltà sia nel trovare, testare e approvare farmaci per questa malattia che prova ad interessare gli anziani per quanto riguarda la cognizione, la memoria, il linguaggio e il ragionamento.

“La patologia della malattia di Alzheimer include la presenza di placche contenenti aggregati di proteine ​​beta amiloide (αβ) e grovigli contenenti grovigli neurofibrillari”, afferma Willerth nel suo articolo. “Alcune mutazioni genetiche aumentano la possibilità di sviluppare la malattia di Alzheimer”.

“Queste mutazioni consistono in un gene APP alterato responsabile della codifica della proteina precursore dell’amiloide, insieme alle mutazioni PSEN1 e PSEN2 che causano una diminuita attività del complesso γ-secretasi. Queste mutazioni portano a un trattamento improprio delle proteine ​​αβ. Attualmente, i trattamenti approvati per la malattia di Alzheimer comprendono quattro diversi tipi di inibitori della colinesterasi e la memantina del farmaco – un antagonista del recettore N -metil-d-aspartato che si rivolge ai neuroni glutaminergici per preservare la loro funzione. “

Willerth continua a dettagliare i fatti su Memantina, come l’unico farmaco approvato per i malati di Alzheimer. È in uso dal 2000 e attualmente sono testati oltre 200 altri composti. Memantine è noto per essere controverso e Willerth sottolinea che gli attuali bersagli farmacologici presentano problemi in termini sia di uso di successo nei pazienti, sia di tossicità, ponendo un bisogno di miglioramento prima che inizino le sperimentazioni cliniche.

Migliorare i test prima degli studi ridurrebbe i costi nello sviluppo dei farmaci, oltre a diminuire la quantità di tempo che impiegano attualmente per creare trattamenti che abbiano successo.

“Gli attuali metodi di valutazione dei composti bersaglio consistono in modelli animali di malattia e nell’uso di tessuti cadaverici umani”, afferma Willerth. “Oltre alla mancanza di capacità predittiva, i modelli animali sono costosi e le scorte di tessuti neurali umani rimangono limitate. Lo sviluppo di saggi più efficaci per l’identificazione preclinica dei bersagli farmacologici ridurrà la spesa del processo di scoperta dei farmaci e aumenterà la probabilità di esiti positivi nella fase di sperimentazione clinica “.

L’uso di cellule staminali pluripotenti indotte dall’uomo (hiPSC) non è certo un’idea nuova oggi, essendo in uso dal 2007; tuttavia, ora, gli scienziati potrebbero essere in grado di utilizzare tale tecnologia per quanto riguarda l’Alzheimer, riprogrammando le cellule dai pazienti agli hiPSC. Mentre questo potrebbe offrire strumenti migliori per lo studio della malattia e lo screening dei bersagli farmacologici, potrebbe anche ulteriori studi sulla progressione della malattia nei pazienti. Insieme a questo – ed è qui che si verificano spesso bioprinting e stampa 3D – dovrebbe essere disponibile anche una cura specifica per il paziente.

“L’uso di linee hiPSC contenenti le diverse mutazioni genetiche associate alla malattia di Alzheimer consente anche l’uso di farmaci personalizzati per il trattamento di diversi sottogruppi della malattia. Mentre le cellule sono spesso coltivate su substrati 2D in vitro , queste condizioni non imitano accuratamente il microambiente presente nel sistema nervoso centrale “, afferma Willerth, che continua a menzionare la ricerca presso l’Università del Wisconsin-Madison, dove gli scienziati hanno creato cellule staminali capaci per prevedere con successo i livelli di tossicità in diversi composti.

Con metodi alternativi come il bioprinting 3D, l’ingegneria tissutale è possibile ma possono ancora esserci problemi nel controllare la vitalità e il “comportamento” delle cellule.

“I recenti progressi nel bioprinting hanno permesso la stampa di hiPSC usando l’estrusione microfluidica, aprendo la possibilità di applicare questa tecnologia per la produzione ad alta velocità di tessuti neurali derivati ​​da hiPSC”, affermano i ricercatori. “I recenti sviluppi nelle tecnologie di bioprinting 3D rendono la stampa di tessuti neurali fisiologicamente rilevanti derivati ​​da hiPSC una possibilità reale”.

Sia la stampa 3D che il bioprinting offrono un potenziale inutilizzato, insieme alla tecnologia che utilizza idrogel sospeso per realizzare strutture complesse.

“Il mio gruppo ha sviluppato con successo microsfere per la somministrazione di due piccole molecole di morfogeni – guggulsterone e purmorphamine”, afferma Willerth. “I nostri dati hanno dimostrato che tali microsfere sono potenti strumenti per promuovere la differenziazione di hiPSC nei tessuti neurali e la possibilità di posizionare diverse combinazioni e concentrazioni di microsfere in posizioni precise usando la stampa 3D consentirebbe la produzione di tessuti come quelli trovati nel cervello e nella colonna vertebrale spinale. Questi tessuti neurali stampati in 3D potrebbero quindi essere utilizzati per lo screening di potenziali bersagli farmacologici per la malattia di Alzheimer come alternativa ai costosi test sugli animali preclinici. “

Mentre il lavoro avanza nel futuro, il saggio di Willerth descrive i problemi che devono essere risolti, come i mezzi per una vascolarizzazione più stabile agli array di bioprint per i test antidroga.

“Tale lavoro potrebbe anche contribuire allo sviluppo di tessuti ingegnerizzati che potrebbero essere trapiantati per rigenerare regioni danneggiate del sistema nervoso centrale. Nel complesso, i tessuti neurali derivati ​​da biopsichiarazione con hiPSC 3D hanno un potenziale significativo come nuovo modo di generare nuovi strumenti per lo screening di bersagli farmacologici per il trattamento della malattia di Alzheimer “, conclude Willerth.

Questo progetto è finanziato dal programma Canada Research Chairs , dal Natural Research and Engineering Research Council e dal Programma Ignite del British Innovation Innovation Council . SM Willerth ha anche un accordo di commercializzazione con Aspect Biosystems per quanto riguarda la stampa 3D di tessuti neurali e un brevetto provvisorio su un bioink.

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