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Guarda un cervello artificiale sotto l'effetto della meth

I modelli di 'chip organ' permettono di osservare le risposte fisiologiche dei nostri corpi alle diverse sostanze.

di Becky Ferreira
21 agosto 2018, 11:46am

Immagine: Wyss Institute

C'è uno slogan anti-narcotici "questo è il cervello sotto effetto di droghe" diventato famoso per le sue metafore tra l'uovo sbattutto e l'impatto neurologico dell'abuso di sostanze. Ma sapete cosa supera il modello dell'uovo fritto? Nutrire un sofisticato cervello artificiale su un chip polimerico con metanfetamina, esattamente quello che un team di scienziati descrive in uno studio letteralmente sconvolgente pubblicato lunedì su Nature Biotechnology.

La ricerca è stata co-guidata da Ben Maoz, Anna Herland e Edward Fitzgerald dell'Istituto Wyss di Harvard per l'ingegneria biologicamente ispirata, e rappresenta l'ultimo sviluppo della tecnologia 'chip organ'. Questo metodo di simulazione delle funzioni degli organi prevede l'integrazione di colture di cellule umane in piattaforme di chip microfluidici e l'osservazione delle risposte a nuove molecole e stimoli.

In questo caso, quello stimolo era la meth. "La ragione principale nello scegliere questo farmaco è che è una delle droghe che provocano più dipendenza, responsabile di migliaia di morti", mi ha detto Maoz via e-mail. "Data questa tragica statistica, è sorprendente che se ne sappia così poco. Pertanto, abbiamo cercato di usare questo nuovo sistema per svelare l'effetto metabolico della meth sulle diverse parti dell'apparato neurovascolare. "

In altre parole, questi modelli di chip organici consentono agli scienziati di osservare "il cervello drogato", o almeno una sua replica funzionante. Il risultato è promettente non solo per capire gli effetti delle sostanze comunemente abusate, e per migliorare i trattamenti delle dipendenze, ma per nuovi modi pionieristici di fornire farmaci mirati per il cervello.

Il team di Wyss ha cercato di replicare i processi che si verificano nella barriera emato-encefalica (BBB). Questo filtro semipermeabile si comporta come un buttafuori cerebrale, consentendo alle sostanze utili come l'acqua e il glucosio di arrivare dal flusso sanguigno ai neuroni, negando allo stesso tempo l'accesso a molecole potenzialmente dannose.

Per simulare artificialmente questa interazione, gli scienziati hanno collegato un chip cerebrale pieno di cellule neurali a due chip BBB che contenevano cellule endoteliali, astrocitarie e pericitiche (i tipi di cellule che governano il BBB). Il sangue artificiale e il fluido spinale fluivano attraverso il sistema, consentendo alle molecole di essere introdotte nel chip BBB di afflusso, che filtrava nel chip cerebrale, che a sua volta alimentava il chip BBB di efflusso.

È qui che è arrivata la metanfetamina. Uno degli impatti più importanti della metanfetamina è l'aumento della permeabilità del BBB, o il farcitore, che è molto più tollerante nei confronti di chi entra. Quando 1,5 millimolari di meth sono stati introdotti nel flusso di chip BBB, circa il 10% della dose ha attraversato la barriera, è entrato nel chip del cervello e si è legato ai neuroni, imitando i reali effetti neurologici della sostanza.

Oltre agli esperimenti farmacologici, questi chip sono applicabili alla ricerca neuropatologica. Cellule da pazienti con ictus, morbo di Alzheimer, lesioni cerebrali traumatiche o altre condizioni potrebbero esservi integrate, oppure lo stato di malattia potrebbe essere indotto artificialmente con metodi di modifica genetica.

Maoz, Herland e Fitzgerald stanno sviluppando nuove piattaforme per organ chip nei propri laboratori presso l'Università di Tel Aviv, il KTH Royal Institute of Technology e l'Università di Uppsala, rispettivamente.

"Attualmente abbiamo un numero di studi che coinvolgono il nostro sistema e il nostro concetto sia presso il Wyss Institute che nei nostri laboratori indipendenti", ha affermato Maoz. "Uno è per costruire un micro-umano su un chip, che includerà più organi. Inoltre puntiamo a creare un singolo organo su un sistema di chip che arriverà da un individuo."

In altre parole, l'obiettivo è abilitare la medicina personalizzata creando un "mini-me-on-a-chip".

Questo articolo è apparso originariamente su Motherboard US.

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