La capsula di Petri è in circolazione da oltre un decennio eppure questi semplici strumenti per la coltivazione delle cellule rimangono un punto fermo in molti laboratori di tutto il mondo. I piatti cilindrici poco profondi con coperchio in vetro o plastica sono più comunemente usati dai biologi per fare piastre di agar, su cui si possono coltivare i batteri. Sono anche utili per esaminare l’efficacia dei farmaci antibiotici in fase di sviluppo.
Per fare una piastra di agar una piastra di Petri viene parzialmente riempita con un liquido caldo contenente agar e una miscela di ingredienti che possono includere nutrienti, sangue, sali, carboidrati, coloranti, indicatori, aminoacidi o antibiotici. Una volta che l’agar si è raffreddato e solidificato, il piatto è pronto per essere inoculato con un campione. Le colture di virus o di fagi richiedono un’inoculazione in due fasi.
Le piastre di Petri devono essere incubate capovolte per ridurre i rischi di contaminazione dovuti all’atterraggio di particelle sospese nell’aria e per prevenire l’accumulo di condensa che potrebbe disturbare o compromettere una cultura. A parte questo, sono abbastanza semplici da usare e sono ora più comunemente fatte di plastica usa e getta che di vetro in modo che possano essere gettate via dopo ogni uso.
Anche se la piastra di Petri non ha subito cambiamenti significativi dalla sua invenzione più di 130 anni fa, è associata ad alcune delle più grandi scoperte mediche della storia recente. Dall’identificazione dei batteri della peste alla scoperta della penicillina fino alla crescita degli organi, la linea temporale della capsula di Petri è tutt’altro che semplice come il suo design.
Invenzione – 1887
La capsula di Petri prende il nome dal batteriologo tedesco Julius Richard Petri. Petri lavorava come medico militare per l’esercito tedesco e fu assegnato a un laboratorio dell’Ufficio di Sanità Imperiale di Berlino nel 1887. Uno scienziato chiamato Robert Koch dirigeva il laboratorio e stava cercando una tecnica di coltura pura affidabile per coltivare molti batteri.
Molti dei metodi precedenti per la crescita dei batteri erano aperti all’aria, con conseguente contaminazione incrociata. Basandosi su metodi come la tecnica della campana su un piatto di vetro, Petri inventò un piatto di coltura molto simile a quello che conosciamo oggi. Ha dato il suo nome all’invenzione e ha scritto un articolo di 300 parole su come utilizzare il piatto.
Identificazione dei batteri della peste – 1894
Durante un’altra epidemia di peste nel 1894 in Asia, un batteriologo svizzero-francese chiamato Alexandre Yersin ha scoperto che il batterio Yersinia pestis era responsabile della condizione. Yersin usò la tecnica dei postulati di Koch per coltivare i batteri su una piastra di Petri. Identificò anche quali mezzi di coltura ottimizzavano lo sviluppo del bacillo, permettendo così agli scienziati di riprodurre le stesse condizioni nel loro laboratorio e studiare il microrganismo.
Scoperta della penicillina – 1928
Forse una delle più famose scoperte farmaceutiche a cui si può attribuire la capsula di Petri è quella della penicillina. Dopo essere tornato da una vacanza il 3 settembre 1928, Alexander Fleming, professore di batteriologia al St Mary’s Hospital di Londra, iniziò a smistare le sue piastre di Petri, che contenevano colonie di Staphylococcus. Lo stafilococco è il batterio responsabile di bolle, mal di gola e ascessi.
Fleming notò qualcosa di insolito in una delle sue piastre di Petri, che era costellata di colonie, tranne che in una zona dove stava crescendo una macchia di muffa. La zona immediatamente intorno alla muffa, che fu poi identificata come un raro ceppo di Penicillium notatum, era chiara, e Fleming concluse che il “succo di muffa” era in grado di uccidere i batteri.
Gli assistenti di Fleming, Stuart Craddock e Frederick Ridley, furono in grado di isolare la penicillina pura dal cosiddetto succo di muffa.
La capsula di Petri intelligente – 2011
Nel 2011, i ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) hanno trasformato il modo in cui le colture cellulari vengono visualizzate creando una piattaforma sintetica che hanno chiamato capsula di Petri “intelligente” o ePetri. L’ePetri è stato progettato per eliminare la necessità di microscopi ingombranti e ridurre significativamente il tempo di lavoro umano, migliorando il modo in cui la crescita della cultura può essere registrata. Una piccola telecamera nel piatto può inviare dati dal piatto ePetri e trasferirli a un computer fuori dall’incubatrice tramite una connessione via cavo. Questo permette di risparmiare tempo e di ridurre i rischi di contaminazione.
Cultura di tessuto cerebrale – 2017
Le piastre ePetri hanno aiutato con successo gli scienziati dell’Università del Lussemburgo nei loro tentativi di trasformare le cellule staminali umane in colture simili al cervello che si comportano in modo molto simile alle cellule del mesencefalo umano. La ricerca è stata condotta nel 2011 e ha coinvolto cellule staminali, derivate da campioni di pelle umana, coltivate su piastre di Petri.
Poiché il cervello è l’organo umano più complesso e la ricerca che lo circonda affronta molte implicazioni etiche, può essere estremamente difficile condurre esperimenti su di esso. Le colture di tessuto cerebrale in 3D possono ora permettere agli scienziati di studiare le cause e testare i trattamenti per le malattie neurodegenerative come il Parkinson.
Crescita di organi – 2018
In anni più recenti, la medicina rigenerativa è progredita rapidamente e la capsula di Petri ha giocato un ruolo nella coltivazione di innesti di pelle e organoidi. Gli organoidi sono particolarmente importanti per l’industria farmaceutica perché l’impatto dei farmaci può essere osservato sui singoli organi e negano la necessità di test sugli animali.
Nel maggio 2018, gli scienziati della Oregon State University hanno confermato che i progressi nella ricerca sulle cellule staminali significa che interi lignaggi cellulari o interi organi umani potrebbero essere coltivati in piastre di Petri molto presto.
Nel luglio 2018, i bioingegneri dell’Università di Harvard negli Stati Uniti hanno sviluppato un modello 3D del ventricolo sinistro del cuore umano in modo da poter condurre ricerche sulle malattie cardiache e studiare gli effetti di un infarto in una capsula di Petri.