Progettazione di un bioreattore multicompartimentale per la simulazione in vitro del metabolismo umano

4 INTRODUZIONE L’organismo umano ha la straordinaria capacità di mantenere praticamente inalterate molte sue caratteristiche sia morfologiche sia funzionali; ciò che desta curiosità è, tra le altre cose, la combinazione perfetta di meccanismi tanto complessi a livello molecolare quanto semplici e geniali a livello logico-intuitivo, che permettono di mantenere nel tempo un’omeostasi fondamentale per il prosieguo dei meccanismi vitali. Spesso siamo portati a dire che l’uomo è una macchina estremamente complessa, ma questo è vero solo in parte; la natura, infatti, attraverso il meccanismo dell’evoluzione, è riuscita a creare dei “meccanismi di funzionamento” non solo molto efficienti, ma anche il più possibile semplici, in accordo con il principio di economia Ochkamiano: “Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem”. La nostra intrinseca limitatezza intellettiva, tuttavia, ci pone spesso di fronte a un quadro complesso, molto più complesso rispetto alle nostre capacità di analisi e di modellizzazione. Dato che il nostro scopo è trovare un sistema descrivibile in termini matematici che possa farci esprimere quantitativamente ciò che intuiamo solo in modo qualitativo, è indispensabile crearci un modello che rispecchi il più fedelmente possibile la situazione reale, ma che per definizione avrà alle spalle delle inevitabili approssimazioni. Il modello che intendiamo creare riguarda il metabolismo, che di per sé è estremamente complesso, ed è costituito da numerosi componenti in relazione tra loro. Lo scopo del presente lavoro di tesi è la progettazione e la realizzazione di un bioreattore multicompartimentale, ossia uno strumento per la coltura dinamica di tipologie cellulari eterogenee, collegate tra loro in modo da simulare gli aspetti salienti del metabolismo umano. Tale strumento può configurarsi, nell’ottica di un’indagine patologica in vitro, un ottimo sistema per la verifica di alcune teorie riguardanti le cause dell’insulino-resistenza nei soggetti diabetici o i meccanismi molecolari caratterizzanti la sindrome metabolica, oltre a proporsi come valido strumento per indagini di tipo tossicologico su farmaci o altre sostanze chimiche.