L'epitelio vaginale con strati distinti e strutture tissutali in giallo. Photo credit: Wyss Institute Università di Harvard
Negli ultimi dieci anni, il dottor Donald E. Ingber, un bioingegnere di Harvard, ha realizzato più di 15 frammenti di organi, compresi quelli che simulano polmoni, fegato, intestino e pelle. E ora, come descritto in un articolo pubblicato sulla rivista 'Microbiome', ha aggiunto alla lista un organo molto meno studiato: la vagina.
Infatti, utilizzando pezzi flessibili di silicone scolpiti con minuscoli canali, coltiva tessuti in grado di imitare le complesse interazioni fisiche tra cellule e fluidi, creando modelli malleabili e tridimensionali di organi. Lo riporta il New York Times.
La "vagina su un chip" è stata realizzata con cellule vaginali donate da due donne. Il modello è stato coltivato all'interno di frammenti di gomma di silicone delle dimensioni di un bastoncino di gomma, formando canali che rispondevano ai livelli fluttuanti di estrogeni e ai batteri. Il chip ha imitato con successo le caratteristiche chiave del microbioma vaginale, le brulicanti comunità di batteri che svolgono un ruolo cruciale nella salute dell'organo, secondo lo studio.
Il chip è più realistico di altri modelli di laboratorio dell'organo, ha detto il dottor Ingber: "Questo cammina, parla, cigola come una vagina umana". Lui e altri ricercatori sono ottimisti sul fatto che lo strumento possa offrire un modo migliore per testare i trattamenti per la vaginosi batterica, un'infezione di microbi dannosi nella vagina che colpisce circa il 30% delle donne ogni anno.
"Questo sistema è un grande sviluppo- affermato il dottor Ahinoam Lev-Sagie, ginecologo dell'Hadassah Medical Center di Gerusalemme che studia il microbioma vaginale ma non è stato coinvolto nel nuovo studio- A causa di problemi di sicurezza, è difficile per i ricercatori come lei testare nuovi trattamenti per i pazienti con infezioni ricorrenti. Non è difficile trovare donne disposte a donare campioni vaginali ma quando vuoi esplorare quali farmaci possono funzionare, è molto, molto difficile trovare donne disposte a partecipare a questi studi".
Lo studio, finanziato dalla Gates Foundation, ha utilizzato 'il chip della vagina', per imitare il modo in cui una vera vagina risponde agli ambienti batterici buoni e cattivi. I ricercatori hanno dimostrato che il tessuto all'interno del chip ha reagito positivamente a un cocktail di Lactobacilli, un tipo di batterio che digerisce gli zuccheri e produce acido lattico, creando un ambiente acido all'interno della vagina umana, che la protegge dalle infezioni. Quando un diverso tipo di batterio, associato a infezioni vaginali, è stato coltivato sul chip senza lattobacilli presenti, l'infiammazione è aumentata e le cellule sono state rapidamente danneggiate.
La vaginosi batterica viene in genere trattata con antibiotici, ma i tassi di recidiva sono elevati. Se non trattata, la vaginosi batterica aumenta il rischio di infezioni a trasmissione sessuale e cancro cervicale. Nelle donne in gravidanza, può aumentare il rischio di parto pretermine o basso peso alla nascita. Nonostante questi rischi, la vaginosi batterica – e la stessa vagina – rimane poco studiata .
"Non capiamo davvero come questi processi siano innescati dai batteri nella vagina o spesso nemmeno quali batteri siano responsabili -prosegue Amanda Lewis, professoressa all'Università della California, San Diego, che studia il microbioma vaginale- una comprensione così rozza di un sistema fisiologico così importante rende necessari interventi grossolani o del tutto assenti".
Nel 2019, il dottor Lev-Sagie e altri ricercatori in Israele hanno pubblicato su 'Nature' i risultati dei primi trapianti di microbioma vaginale al mondo. Altri modelli, negli animali o in laboratorio, non sono ambienti efficaci in cui testare il microbioma vaginale. Mentre le vagine degli esseri umani sani sono costituite da circa il 70% di lattobacilli, in altri mammiferi i lattobacilli raramente costituiscono più dell'1% del microbioma vaginale. E quando le cellule vaginali vengono mescolate con i batteri in una capsula di Petri piatta, i batteri prendono rapidamente il sopravvento e uccidono le cellule.
Inconvenienti simili ostacolano lo sviluppo di molti farmaci, motivo per cui i chip d'organo sono così promettenti, ha affermato il dottor Ingber, che detiene un brevetto per il design del chip in silicone e ha fondato un'azienda che li produce e li testa. "C'è stata una ricerca di migliori modelli in vitro che imitano davvero la complessità fisiologica, la complessità strutturale dei tessuti- afferma l'esperto- E quindi è quello che abbiamo fatto con i chip d'organo". Ma il chip della vagina ha dei limiti, hanno detto gli scienziati.
Il dottor Lev-Sagie dell'Hadassah Medical Center di Gerusalemme ha notato che il microbioma vaginale cambia sostanzialmente in risposta alle mestruazioni, ai rapporti sessuali, alle fluttuazioni ormonali e all'uso di antibiotici. E altri importanti tipi di cellule nella vagina, come le cellule immunitarie, non sono stati inclusi nello studio: "La vita reale è molto più complicata della vagina su un chip". Avere un modello più sofisticato richiederà ulteriori studi su come funziona esattamente il microbioma vaginale e su come risponde alla malattia.
