I ricercatori negli Stati Uniti hanno sviluppato una "placenta-on-a-chip" che imita da vicino lo scambio molecolare di nutrienti tra madre e feto durante la gravidanza. Sara Du e colleghi di Florida Atlantic University ha creato il dispositivo utilizzando una coppia di canali microfluidici, separati da un'intricata rete di fibre idratate coltivate su ciascun lato con diverse cellule placentari. La configurazione ha consentito al team di ricreare le interruzioni dello scambio di nutrienti causate dalla malaria placentare e potrebbe essere un passo fondamentale verso lo sviluppo di un trattamento per la malattia.
La placenta è un organo che si sviluppa insieme al feto durante la gravidanza. Svolge un ruolo fondamentale nel mediare lo scambio di nutrienti, ossigeno e prodotti di scarto tra una madre e il suo feto in via di sviluppo. Tra le minacce più urgenti a questo scambio c'è la malaria placentare: una malattia causata da un organismo parassitario unicellulare chiamato Plasmodium falciparum, che infetta i globuli rossi della madre. Interrompendo l'apporto di sostanze nutritive al feto, questa malattia può portare a una grave diminuzione del peso alla nascita, causando alla fine fino a 200,000 decessi neonatali e 10,000 decessi materni ogni anno.
La struttura della placenta è intricata: presenta strutture multistrato costituite da molti tipi diversi di cellule, nonché vasi sanguigni ramificati chiamati "alberi villosi" dove avvengono gli scambi molecolari tra sangue materno e fetale. Queste strutture possono intrappolare i globuli rossi infettati da parassiti, limitando il flusso di nutrienti tra madre e feto.
Queste strutture complesse sono eccezionalmente difficili da riprodurre utilizzando modelli; ma i vincoli etici significano anche che le placente infette non possono essere semplicemente esaminate durante la gravidanza. Di conseguenza, i trattamenti per questa malattia si sono finora rivelati particolarmente difficili da sviluppare. Per affrontare questa sfida, il team di Du ha sviluppato il romanzo placenta-on-a-chip.
Il dispositivo è incentrato su un gel a matrice extracellulare contenente una rete idratata di fibre di collagene resistenti che consentono il passaggio dei nutrienti molecolari. I ricercatori hanno coltivato un lato del gel con un campione delle cellule del trofoblasto che si trovano sullo strato esterno della placenta, che interagiscono direttamente con il sangue della madre. Dall'altro lato, hanno sviluppato una coltura delle cellule che rivestono l'interno della vena ombelicale umana, che interagiscono con il sangue del feto.
Correggere un fallimento storico nella salute delle donne
Questo gel è stato quindi utilizzato per separare una coppia di canali microfluidici co-fluidici, che rappresentano il sangue di una madre e del suo feto. Utilizzando questa configurazione semplificata, Du e colleghi hanno infettato il sangue nel canale di fronte alle cellule del trofoblasto Plasmodium falciparum e osservò come le cellule del sangue infette aderissero alla superficie, utilizzando una specifica molecola espressa dalle cellule placentari. Successivamente, hanno osservato un ridotto trasferimento di glucosio attraverso la barriera del gel: riproduzione di una caratteristica chiave della malaria placentare.
Questo risultato positivo mostra che la placenta-on-a-chip potrebbe diventare una risorsa vitale per lo studio della malaria placentare e forse anche di altri tipi di malattie legate alla placenta. Offrendo una visione chiara di come si sviluppa la malattia, il team di Du spera che il loro dispositivo possa alla fine portare a nuovi trattamenti, che alla fine potrebbero salvare migliaia di vite in tutto il mondo ogni anno.
I ricercatori riportano i loro risultati in Rapporti scientifici.
