Uno team internazionale, che vede coinvolti diversi gruppi di ricerca italiani, ha sviluppato organoidi di stomaco per studiare gli effetti dell’infezione da SARS-CoV-2 sul sistema gastrointestinale
Per affrontare una malattia nuova - sotto tanti aspetti ancora sconosciuta - servono strumenti di ultima generazione, capaci di proiettare la mente di chi osserva oltre le barriere della contingenza. Un concetto ben noto agli scienziati che oggi si stanno adoperando contro il virus SARS-CoV-2. In tal senso più volte è stato dimostrato come gli organoidi esprimano un ottimo potenziale poiché consentono ai ricercatori di indagare a fondo i danni del virus, ricorrendo a modelli in vitro accurati e realistici. È in questa direzione che va lo studio pubblicato a metà novembre sulla rivista Nature Communications: sono stati prodotti in laboratorio mini-stomaci per studiare le infezioni da SARS-CoV-2 nei bambini.
In più di un’occasione gli scienziati hanno intravisto le potenzialità di questi innovativi modelli cellulari per lo studio degli effetti del COVID-19 sui pazienti. In ambito pediatrico, da diversi mesi in più ospedali è stato osservata un’associazione tra i classici sintomi respiratori e una sintomatologia gastrointestinale nei bambini colpiti da SARS-CoV-2. Tutto ciò ha spinto un team di ricerca - guidato dal prof. Nicola Elvassore, del Veneto Institute of Molecular Medicine (VIMM) e del Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Padova, e dal prof. Paolo De Coppi, del Great Ormond Street Institute of Child Health (GOS ICH) all’University College di Londra - ad approfondire il modo in cui il virus SARS-CoV-2 attacca lo stomaco. Gli scienziati sono ricorsi alla creazione di sofisticati modelli tridimensionali di stomaco, capaci di replicare perfettamente in scala le funzioni di uno stomaco reale. Essi sono andati oltre i classici modelli in vitro e hanno utilizzato uno strumento innovativo per meglio afferrare il funzionamento dello stomaco, specialmente quando colpito dal COVID-19.
Nello studio di una patologia complessa come il COVID-19 è essenziale fare chiarezza sulla patogenesi e sui meccanismi di trasmissione del virus. Finora è stato possibile integrare le conoscenze sulla sintomatologia respiratoria, aggiungendo anche le manifestazioni gastrointestinali (vomito, diarrea, nausea) legate alla patologia che spesso permangono anche dopo che la tosse e i problemi respiratori sono spariti. Il virus SARS-CoV-2 è stato, infatti, trovato in molti campioni di feci dei pazienti, soprattutto dei bambini nei quali le manifestazioni gastrointestinali hanno raggiunto anche un’intensità tale da richiedere l’ospedalizzazione.
Per meglio comprendere quali regioni del tratto gastrointestinale siano suscettibili all’infezione del virus SARS-CoV-2, e se l’accesso del virus all’intestino sia il risultato di operazioni di trasporto passivo dei fluidi infetti attraverso lo stomaco o se, invece, le cellule dello stomaco siano una sede di replicazione attiva, i ricercatori sono riusciti a isolare le cellule staminali da campioni di stomaco ottenuti dai pazienti e coltivarle in laboratorio in modo tale da ottenere dei mini-stomaci su piastra. Così facendo hanno potuto creare dei modelli in vitro capaci di imitare il funzionamento di uno stomaco umano a diversi stadi di sviluppo (fetale, bambino e adulto).
Una volta prodotti i mini-stomaci, in collaborazione con il gruppo di virologi guidato dal dott. Francesco Bonfante, del Dipartimento di Scienze Biomediche Comparate presso l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale delle Venezie (IZSVe), li hanno posti a contatto con il virus SARS-CoV-2 per simulare un’infezione. Le analisi molecolari condotte per verificare l’espressione di ACE2 e TMPRSS2 - recettori cellulari necessari all’ingresso del virus nel nostro organismo - nei modelli di organoidi hanno confermato come SARS-CoV-2 riesca effettivamente a infettare lo stomaco. In particolare, i ricercatori hanno osservato come il virus replichi con maggiore facilità negli organoidi cresciuti da cellule infantili e fetali tardive rispetto alle cellule adulte e fetali precoci. Inoltre, essi hanno osservato come uno specifico gruppo di cellule (chiamate cellule delta, che producono l’ormone somatostatina) fosse più facilmente distrutto dal virus (15,5% di cellule delta contro solo il 3,7% di quelle che producono la mucina 5AC). Questo contribuirebbe a spiegare alcuni dei sintomi visti nei bambini.
“Lo sviluppo di modelli affidabili di organi che gli scienziati e i medici possono studiare in laboratorio è vitale, perché ci permette di capire come il tessuto dell’organo sia colpito durante la malattia e l’infezione”, spiega il dott. Giovanni Giuseppe Giobbe, ricercatore della Sezione Cellule Staminali e Medicina Rigenerativa del GOS ICH di Londra e co-autore principale dello studio. “Solo così siamo stati in grado di sviluppare il primo modello fetale dello stomaco e abbiamo dimostrato che gli organoidi gastrici umani possono essere utilizzati per studiare accuratamente le infezioni del mondo reale. Lo stomaco si sviluppa dalle prime fasi della gravidanza fino all'età adulta, e questo consentirà di osservare gli effetti di altre comuni infezioni gastrointestinali”. Infatti gli studiosi stanno proseguendo la loro attività di ricerca con lo sviluppo di mini-organi del restante tratto gastrointestinale, del sistema respiratorio e del sistema nervoso centrale. Dal momento che solo dopo una chiara comprensione dei meccanismi con cui infezioni come questa attaccano l’organismo diviene possibile sviluppare terapie mirate ed efficaci.
Nel frattempo, è proprio di questi giorni la notizia dell’approvazione da parte dell’Agenzia Italiana per i Farmaci (AIFA) dell’utilizzo del vaccino Comirnaty (Pfizer) per la fascia di età 5-11 anni per rinforzare la battaglia contro la pandemia.
