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Trapianti: E Se Gli Organi Crescessero In Laboratorio?

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A soli 10 anni, Sarah Murnaghan ha finalmente ottenuto un trapianto di polmone la scorsa settimana: lo aveva aspettato per mesi e i suoi genitori si sono battuti per la sua causa. La fibrosi cistica stava minacciando la sua vita e il suo caso ha stimolato un dibattito su come viene gestita la destinazione degli organi: il risultato è che polmoni ed altri organi per trapianto, in realtà, scarseggiano.

Ma cosa succederebbe se ci fosse un altro modo? Se fosse possibile far crescere un organo su misura in un laboratorio?

Sembra incredibile, ma solo a distanza di tre ore di macchina dall’ospedale di Philadelphia dove Sarah ha ottenuto il suo trapianto, un’altra bambina sta beneficiando proprio di questo tipo di tecnologia: due anni fa, Angela Irizarry di Lewisburg, in Pennsylvania, aveva bisogno di un vaso sanguigno cruciale. I ricercatori glielo hanno costruito in un laboratorio, usando cellule del suo midollo osseo. Oggi la cinquenne Angela canta, balla e sogna di diventare medico.

Crescere polmoni e altri organi per il trapianto è ancora un’idea futurista, ma gli scienziati stanno lavorando per raggiungere questo obiettivo. In North Carolina, una stampante 3D costruisce prototipi di reni e, in molti laboratori, gli scienziati studiano come costruire cuori, polmoni, fegato e reni di persone e maiali per creare impianti su misura. Ecco lo scenario da sogno: un soggetto dona le proprie cellule, sia da una biopsia o solo da un prelievo di sangue, un laboratorio li usa per creare l’organo di cui ha bisogno. A tal proposito, il Dott. Harald Ott del Massachusetts General Hospital, dichiara: “siamo in grado di rigenerare un organo che non sarà rigettato e potrà essere cresciuto su richiesta e trapiantato chirurgicamente, come avviene con un normale donatore di organi“.

Questo non accadrà tanto presto per organi solidi come i polmoni o il fegato. Ma, come dimostra il caso di Angela Irizarry, le parti del corpo più semplici vengono già utilizzate in pazienti che si sono resi disponibili per i ricercatori che esplorano le possibilità del settore. Solo poche settimane fa, una ragazza a Peoria, Illinois, ha ottenuto un trachea sperimentale che utilizza un surrogato sintetico coperto di cellule staminali prese dal suo midollo osseo. Più di una dozzina di pazienti hanno ricevuto simili operazioni: decine di persone vivono con vesciche sperimentali realizzate dalle loro stesse cellule, più di una dozzina hanno ureteri fatte dal proprio tessuto, preso della vescica. Una ragazza svedese che ha ricevuto una vena fatta con le cellule del midollo per bypassare una vena ostruita del fegato nel 2011 e sta ancora bene, dice il suo chirurgo.

In alcuni casi, l’idea è diventata anche una pratica standard. I chirurghi possono utilizzare cellule del paziente, trattate in un laboratorio, per riparare la cartilagine nel ginocchio. Gli ustionati sono trattati con la loro stessa pelle coltivata in laboratorio. Nel 2011, fu la volta di Angela Irizarry a fare da pioniera nel campo dell’ingegneria tissutale: Angela è nata nel 2007 con il cuore che aveva solo una camera di pompaggio funzionale, una patologia potenzialmente letale che lascia il corpo a corto di ossigeno. Il trattamento standard comporta una serie di operazioni, l’ultima delle quali impianta un vaso sanguigno vicino al cuore per connettere ad una vena un’arteria, che riordini efficacemente le tubature dell’organo. I chirurghi della Yale University hanno parlato con i genitori di Angela e li hanno informati circa la possibilità di provare a creare quel condotto con cellule del midollo osseo. Aveva già funzionato per una serie di pazienti in Giappone, ma Angela sarebbe il stata la prima paziente in uno studio americano. “C’è stato un rischio,” ha ricordato la madre di Angela, Claudia Irizarry. Ma a lei e suo marito piaceva l’idea che l’impianto sarebbe cresciuto insieme alla bambina, che non avrebbe dovuto essere sostituito in seguito. Quindi, dopo oltre 12 ore di intervento, i medici hanno preso del midollo osseo da Angela e, estratte alcune cellule, le hanno seminate su un tubo biodegradabile di una dozzina di centimetri di lunghezza, le hanno tenuti incubate per due ore e poi hanno impiantato la protesi su Angela. Sono passati quasi due anni e Angela sta bene, dice la madre. Prima della chirurgia non poteva correre o giocare senza stancarsi e diventare blu per la mancanza di ossigeno, ha detto. Ora, è in grado di avere una normale giornata.

Questo approccio per creare una parte del corpo non è semplice come seminare un campo, ovviamente. Infatti, i ricercatori incaricati dello studio di Angela erano stati addestrati impiantando vasi sanguigni creati in laboratorio in persone per quasi un decennio in Giappone, prima di rendersi conto della reale comprensione di ciò che stava accadendo all’interno del corpo. “Abbiamo sempre pensato che stavamo creando i vasi sanguigni dalle cellule che stavamo seminando“, ha dichiarato il dottor Christopher Breuer, attualmente impiegato all’Ospedale Pediatrico Nazionale a Columbus, Ohio. “Ma poi gli studi sui topi hanno dimostrato che in realtà, i mattoni erano cellule che migravano dagli altri vasi sanguigni: le cellule seminate in realtà sono morte rapidamente” ha spiegato. “Abbiamo in sostanza scoperto che avevamo fatto la cosa giusta per le ragioni sbagliate” ha concluso il Dottore.

Altri tipi di impianti hanno anche dimostrato che le cellule seminate possono agire come modelli per richiamare cellule dal corpo del ricevente”, ha dichiarato William Wagner, Direttore dell’istituto McGowan di Medicina Rigenerativa dell’Università di Pittsburgh. “A volte funziona bene, ma altre volte può portare a cicatrici o infiammazione, invece. Controllare ciò che accade quando un impianto di ingegneria interagisce con il corpo è una sfida fondamentale”, ha aggiunto. Finora, le parti coltivate in laboratorio impiantate in persone hanno coinvolto strutture piuttosto semplici. “A livello di fogli, tubi e contenitori vuoti”, osserva il Dottor Anthony Atala della Wake Forest University, il cui laboratorio esegue studi anche per naso e orecchie. “Gli organi interni solidi come fegato, cuore e reni sono molto più complessi da realizzare”. Il suo laboratorio pionieristico alla Wake Forest sta usando una stampante 3-D per creare prototipi di reni in miniatura, alcuni piccoli come la metà di una moneta, nonché altre strutture che servono esclusivamente per la ricerca. Invece di depositare inchiostro, la stampante crea una struttura di una sostanza simile ad un gel biodegradabile, a cui va aggiunta una miscela di cellule per costruire uno strato dopo l’altro. Il Dottor Atala sostiene che ci vorranno molti anni prima che gli organi “stampati” trovino la loro strada nei pazienti.

Un’altra strategia organaria usata da Atala e forse da una mezza dozzina di altri laboratori inizia con un organo, le cui cellule sono inerti ma le strutture che le tengono insieme sono buone e quindi si tentano di ripopolare con nuove cellule. “Quasi come prendere un condominio, spostando tutti fuori… e cercando di ripopolarlo con abitanti diversi” spiega il Dott. John LaMattina della University of Maryland School of Medicine. Sta usando questo metodo per costruire fegati. “La parte di ripopolamento è ad oggi la più impegnativa”, aggiunge. Uno degli obiettivi di tale processo è umanizzante organi di maiale per il trapianto, sostituendo le loro celle con quelle umane. “Credo che il futuro sia una matrice suina ricoperta con cellule umane“, spiega la Dottoressa Doris Taylor del Texas Heart Institute di Houston. Ha riferito la creazione di un rudimentale battito cardiaco di ratto nel 2008 con la tecnica della sostituzione cellulare ed è ora in grado di applicarla ad una varietà di organi.

Anche il laboratorio del Dottor Ott a Yale, sotto la supervisione della Dottoressa Laura Niklason, hanno utilizzato il processo di sostituzione delle cellule per realizzare polmoni per alcune cavie, che hanno funzionato temporaneamente nei vari soggetti. Ora stanno pensando più in grande, di riprodurlo con il maiale e con il polmone umano, in laboratorio. La sostituzione delle cellule ha lavorato anche per i reni. Il Dottor Ott ha recentemente riferito che in laboratorio, i reni delle cavie hanno funzionato come i reni normali. Ma, ha aggiunto, solo un organo abbastanza buono potrebbe eliminare il problema della dialisi. Ha appena iniziato a sperimentare l’approccio con i trapianti nei maiali. Ott sta anche lavorando per far crescere cellule umane sulle strutture di cuore umano e suino per lo studio in laboratorio.

Ci sono un sacco di problemi con questo approccio di chirurgia organaria: mentre si stanno ottenendo le cellule giuste per costruire l’organo, le cellule dell’organo del paziente potrebbero non essere disponibili o utilizzabili. Così la Dottoressa Niklason e altri stanno esplorando la riprogrammazione genetica in modo che, per esempio, le cellule del sangue o della pelle potrebbero essere trasformata in cellule idonee per la crescita degli organi. Altri si rivolgono invece alle cellule staminali del midollo osseo o del grasso corporeo che potrebbero diventare il giusto tipo di cellule per particolari organi. Nel breve termine, gli organi potrebbero invece essere costruiti con cellule del donatore memorizzate in un laboratorio, ma il ricevente dell’organo avrebbe ancora bisogno di farmaci anti-rigetto.

Quanto tempo manca perché i medici inizino a testare organi solidi nelle persone? Il Dottor Ott spera di vedere gli studi umani su qualche organo di laboratorio fra 5 o al massimo 10 anni. Il Dottor Wagner sostiene che sia molto ottimista e pensa a un periodo più verso i 15/20 anni. La Dottoressa Niklason prevede a sua volta due decenni per il primo studio umano di un polmone che funzioni a lungo termine. Secondo il Dottor LaMattina 5/10 anni potrebbero essere sufficienti per studi umani sulla sua specialità, il fegato. “Io sono un ottimista” aggiunge. “Devi essere ottimista in questo lavoro.

18 giugno 2013

Autore | Daniela Bortolotti

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Chi sono? Viola Dante

Sono una farmacista. Ho studiato presso l'Università degli Studi di Palermo dal 2003 al 2008. Poi è arrivata la laurea: 110/110 e Lode. Il percorso di studi è andato benissimo ed ho preso tutto quello che potevo dai professori, ma oggigiorno sarebbe riduttivo descrivermi come una professionista del farmaco e della salute. Potrei piuttosto definirmi una farmacista blogger. Amo quello che faccio. Ed ancor di più amo offrire delle soluzioni che migliorino la salute degli italiani ormai vittima di bieche mistificazioni anche in questo campo. Spero di riuscire a trasmettervi la mia smisurata passione per la galenica e per la preparazione di rimedi naturali. E-mail: viola.dante@email.it

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