La produzione di cellule del sangue avviene in un tessuto straordinariamente complesso e ancora in parte misterioso: il midollo osseo. Questo "laboratorio biologico" ospita una rete intricata di cellule ossee, vasi sanguigni, terminazioni nervose e numerosi altri tipi cellulari che collaborano in microambienti altamente specializzati. Per la prima volta, un gruppo di ricercatori dell'Università di Basilea e dell'Ospedale Universitario di Basilea è riuscito a ricreare questa architettura tridimensionale utilizzando esclusivamente cellule umane, aprendo nuove prospettive per lo studio delle patologie ematologiche e riducendo potenzialmente la necessità di sperimentazione animale.
Il modello sviluppato dal team guidato dal professor Ivan Martin e dal dottor Andrés García García, descritto sulla rivista Cell Stem Cell, rappresenta un salto qualitativo rispetto ai sistemi precedenti. Fino ad oggi, infatti, gli studi sul midollo osseo si sono basati prevalentemente su ricerche condotte su topi o su sistemi cellulari semplificati, incapaci di riprodurre fedelmente la complessità dell'ambiente umano. La nuova piattaforma ricrea invece la cosiddetta "nicchia endosteale", un microambiente cruciale situato in prossimità della superficie ossea, noto per il suo ruolo centrale nella formazione delle cellule ematiche e nella resistenza ai trattamenti nei tumori del sangue.
La costruzione di questo sistema tridimensionale è partita da una struttura artificiale realizzata in idrossiapatite, il minerale naturale che costituisce la componente inorganica di ossa e denti. Su questo scaffold biocompatibile, i ricercatori hanno innestato cellule staminali pluripotenti indotte, ottenute riprogrammando cellule umane adulte mediante tecniche di biologia molecolare. Queste cellule, dotate della capacità di differenziarsi in molteplici linee cellulari, sono state guidate attraverso passaggi di sviluppo controllati per generare l'intera gamma di tipologie cellulari presenti nel midollo osseo naturale.
L'analisi del tessuto risultante ha confermato che la struttura tridimensionale riproduce fedelmente la nicchia endosteale umana, con dimensioni di otto millimetri di diametro e quattro millimetri di spessore, superiori a quelle dei modelli precedenti. Questo sistema è stato in grado di sostenere la formazione di cellule del sangue umane in laboratorio per diverse settimane, dimostrando la propria funzionalità biologica. La presenza simultanea di vasi sanguigni, cellule immunitarie, neuroni e cellule ossee all'interno di un unico modello rappresenta un risultato senza precedenti nel campo della ricerca ematologica.
Le implicazioni di questa innovazione si estendono su più fronti. Dal punto di vista della ricerca di base, il modello offre uno strumento per studiare i meccanismi molecolari della ematopoiesi (il processo di formazione delle cellule del sangue) in condizioni fisiologiche e patologiche, con particolare riferimento alle leucemie e ad altri tumori ematologici. Come sottolinea Martin, "potrebbe servire da complemento a molti esperimenti animali nello studio della formazione del sangue", un obiettivo che si allinea con gli sforzi dell'università svizzera per applicare il principio delle "3R" – ridurre, raffinare e sostituire la sperimentazione animale quando possibile.
Sul versante dello sviluppo farmacologico, la piattaforma potrebbe accelerare i test preclinici di nuovi farmaci antitumorali. Tuttavia, García García precisa che "per questo scopo specifico, le dimensioni del nostro modello di midollo osseo potrebbero essere eccessive". Per consentire lo screening simultaneo di molteplici molecole e dosaggi, sarà necessario miniaturizzare il sistema, un passaggio tecnicamente complesso ma potenzialmente realizzabile con ulteriori sviluppi.
La prospettiva più affascinante riguarda la medicina personalizzata. I ricercatori immaginano di poter creare modelli di midollo osseo paziente-specifici, utilizzando le cellule del singolo individuo affetto da leucemia o altre patologie ematologiche. Questi sistemi personalizzati permetterebbero di testare diverse strategie terapeutiche in vitro, identificando l'opzione più efficace per ciascun paziente prima ancora di iniziare il trattamento, riducendo così gli effetti collaterali e ottimizzando le probabilità di successo.