L’Istituto Humanitas utilizza la biostampa 3D come alleata nella cura del tumore al pancreas
La stampa dei tessuti umani, definita anche come 3D Bioprinting, sta rivoluzionando il settore medicale, soprattutto nell’ambito dell’oncologia. La riproduzione di cellule e tessuti umani grazie all’uso della produzione additiva permette di teorizzare e testare numerose nuove applicazioni mediche e possibili terapie. Ripensare a metodi di sperimentazione alternativi soprattutto nel campo della cura dei tumori, permette di trovare delle soluzioni mediche più efficienti rispetto al passato. L’impiego della biostampa 3D infatti potrebbe non solo aiutare a sopperire alla mancanza di materiale organico (reperibile tradizionalmente solo con prelievi o trapianto), ma permetterebbe ai medici di esercitarsi su esemplari realistici che possano aiutarli a riconoscere e curare le parti tumorali nei pazienti.
Il 21 novembre scorso, per la Giornata internazionale per la lotta contro il tumore al pancreas, l’Istituto Umanitas di Rozzano ha organizzato una raccolta fondi nella quale si sono anche discussi i nuovi progetti in corso nati per ridurre l’incidenza di questa malattia. Il tumore al pancreas è infatti tra le prime dieci neoplasie in Europa e la quarta causa di decesso per patologie oncologiche. All’evento sono intervenuti 5 ricercatori e sono stati piantati dei bulbi di tulipani che sbocceranno in primavera per poter essere ammirati dai pazienti del day hospital oncologico.
Foto del team di Humanitas. Crediti per la foto: Humanitas.
La lotta al tumore al pancreas con l’aiuto della stampa 3D e l’intelligenza artificiale
Sono stati presentati numerosi studi durante la conferenza. Il primo è un progetto che prevede la creazione di un modello artificiale del pancreas chiamato phantom. Consiste nella biostampa 3D di un materiale che riproduce il tessuto del pancreas. L’obiettivo è quello di creare la riproduzione dell’organo per utilizzarlo sia nei training dei medici, che per studiare delle nuove colle e fili resistenti agli acidi pancreatici. Questo studio, importante e complesso, è iniziato circa un anno fa e si serve dell’expertise in bioingegneria e stampa 3D del nuovo 3D Innovation Lab, recentemente istituito presso l’Humanitas University. L’organoide phantom nasce grazie sia all’investimento della Fondazione Humanitas per la Ricerca che alla collaborazione tra l’Humanitas e il Politecnico di Milano. Lo studio è stato condotto grazie al lavoro congiunto del Laboratorio di Anatomia Patologica dell’IRCCS Istituto Clinico e il Laboratorio di Medicina di Precisione diretto dal professor Salvatore Piscuoglio.
Viene presentata qui la sequenza di preparazione del campione di tessuto pancreatico necessario per stampare il phantom. Una volta selezionato il materiale, verrà ricostruito un modello 3D dell’organo. Fonte: mdpi.com
Ma la creazione di un phantom del pancreas non è l’unica novità presentata durante la raccolta fondi del 21 novembre. La seconda novità riguarda la creazione di quelli che vengono definiti organoidi. Si tratta di modelli tridimensionali di tumori coltivati a partire da cellule tumorali del paziente. Questi preservano l’eterogeneità cellulare, l’architettura e il patrimonio genetico del tumore originale. Alessandro Zerbi, responsabile della Chirurgia Pancreatica all’Irccs Istituto Clinico Humanitas e docente di Humanitas University, specifica:
Semplificando possiamo dire che questi modelli sono repliche in miniatura di tumori umani. L’uso e lo sviluppo di questi modelli ci permette di studiare la malattia a livello biologico in modo più approfondito, perché ci consentono di riprodurre fedelmente le caratteristiche del tumore in laboratorio, offrendo un modello estremamente realistico per lo studio della biologia tumorale, la scoperta di biomarcatori specifici, lo sviluppo di nuovi farmaci e la personalizzazione delle terapie per ciascun paziente.
Inoltre, è stato annunciato un nuovo filone multidisciplinare nato grazie ai fondi del Pnrr. A questo progetto partecipano non solo il personale medico dell’Humanitas, ma anche gli ingegneri del Politecnico di Milano e gli studiosi dell’Ismett di Palermo. Si tratta di uno studio che prevede l’impiego dell’intelligenza artificiale per analizzare e integrare tra loro i dati del paziente, reperiti tramite analisi specifiche. Lo scopo della ricerca è di conoscere maggiormente l’adenocarcinoma del pancreas. Grazie al modello costruito con l’AI si può avere così una visione completa di questa particolare neoplasia, per la quale si possono stabilire delle prognosi e conoscere in anticipo le reazioni al trattamento dopo la chemioterapia o l’intervento chirurgico.
Il 3D Innovation Lab dell’Humanitas
Il 3D Innovation Lab dell’Humanitas è un laboratorio che sfrutta le migliori tecnologie sul mercato per portare avanti la ricerca scientifica. Proprio qui vengono stampati grazie al 3D Bioprinting i sopracitati phantom. Si tratta di un laboratorio di stampa 3D all’avanguardia che nasce con l’obiettivo di rivoluzionare la preparazione e l’esecuzione degli interventi chirurgici attraverso la produzione di modelli anatomici specifici per il paziente. In questo modo i chirurghi possono pianificare gli interventi in maniera sempre più personalizzata e che rispondano alle esigenze specifiche del paziente. All’Innovation Lab si creano non solo i modelli anatomici già menzionati, ma anche le guide di taglio su misura per supportare interventi chirurgici complessi che servono a migliorare l’accuratezza chirurgica, ridurre i tempi di intervento e curare più efficacemente i pazienti.
Alcune delle tecnologie impiegate al 3D Innovation Lab dell’Humanitas: Electrospider (sinistra), Form 3BL (centro), iReal 2E 3D body scanner (destra). Crediti per le foto: Humanitas.
Al 3D Innovation Lab si studiano con precisione la composizione, l’architettura e le proprietà meccaniche dei tessuti riprodotti. Alcune delle macchine impiegate nel laboratorio sono di ultimissima generazione, a sottolineare la forte volontà dell’Humanitas di servirsi delle migliori tecnologie in campo per curare il tumore al pancreas.
All’interno del laboratorio si può trovare Electrospider sviluppata da Bio3DPrinting, società del gruppo veneto SolidWorld Group. Questa permette di estrudere le fibre in modo controllato. Stampa le strutture 3D utilizzando la microestrusione di multimateriali, combinandola all’elettrofilatura. Invece, la Form 3BL di Formlabs è una stampante di grandi dimensioni che viene impiegata per riprodurre modelli anatomici a grandezza naturale, compresa l’anatomia pediatrica e adulta. I pezzi realizzati sono di grandi dimensioni e biocompatibili con la sterilizzazione. Al 3D Innovation Lab si servono inoltre di uno scanner, l’iReal 2E 3D body scanner, che permette di scansionare il corpo del singolo paziente per creare poi i modelli personalizzati creati tramite la stampa 3D. L’Innovation Lab si occupa inoltre dell’estrusione di idrogeli che contengono cellule viventi, che permette al team di ricercatori di creare costrutti bioattivi che supportano la vitalità e la funzione delle cellule. Questi sono essenziali nelle applicazione nella medicina rigenerativa, nella somministrazione di farmaci e nella modellazione delle malattie.
L’Italia, per quanto riguarda il bioprinting, abbraccia dunque un atteggiamento aperto e proattivo nei confronti della modernità e dell’innovazione tecnologica. Pur consapevoli che il settore della biostampa 3D sia ancora in continua evoluzione, risulta però evidente come il progresso scientifico si stia dirigendo sempre di più verso cure meno invasive e personalizzate per il singolo paziente, permettendo così che malattie spesso fatali come quella del tumore al pancreas vengano a poco a poco debellate.
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Crediti per la foto di copertina: Humanitas.
