Primo trapianto di organo creato in laboratorio
“Every 30 seconds, a patient dies from diseases that could be treated with tissue replacement.” – Anthony Atala
Premessa: Il 90% del contenuto di questo articolo è stato tradotto direttamente da questo articolo.
Il mese scorso, una equipe di chirurghi svedesi è riuscita a eseguire con successo il primo trapianto di un organo costruito interamente da tessuto sintetico per un paziente affetto da un cancro alla trachea. La trachea sintetica è stata creata interamente in laboratorio usando dei polimeri sintetici come ponteggi e del tessuto generato all’interno di un bioreattore, il quale fungeva da protezione e catalizzatore della crescita delle cellule, dalle cellule staminali del paziente stesso.
L’intervento è stato eseguito lo scorso mese da Paolo Macchiarini all’Ospedale della Karolinska University a Stoccolma. Il paziente è riuscito a portare avanti con successo la sua decorrenza post operatoria ed è stato dimesso il giorno 8 luglio.
I ponteggi sopra ai quali è stata costruita la trachea sono stati sviluppati dal team diretto da Alexander Seifalian, professore di nanotecnologia e medicina rigenerativa allo University College London. Il tessuto è stato creato dalle cellule staminali del paziente stesso e poi cresciuto sopra ai ponteggi e all’interno del bioreattore “InBreath” della Harvard Bioscience. Il ponteggio è stato seminato con una soluzione di cellule staminali tratte dal midollo osseo del paziente e poi tenuto in un ambiente caldo e sterile mentre veniva fatto roteare all’interno del bioreattore mentre le cellule si sviluppavano fino a diventare tessuto. Questo processo è durato solamente due settimane.
Secondo Arnold Kriegstein, direttore del Broad Center of Regeneration Medicine and Stem Cell Research alla University of California, questo trapianto costituisce un momento significativo per la medicina rigenerativa. “Trovare modi nei quali le cellule staminali possano essere usate per costruire parti sostituibili,” è esattamente ciò che la medicina rigenerative promette di fare, afferma Kriegstein.
Tuttavia, Kriegstein nota che la trachea è comunque un organo relativamente semplice da generare in quanto primariamente un organo meccanico – un condotto d’aria. Costruire organi complessi quanto un rene o un polmone sarà una sfida ben più ardua.
Gli organi artificiali saranno superiori agli organi dei donatori ordinari sotto vari aspetti. Sarà possibile creare organi “su ordinazione” più velocemente di quanto possa essere trovato l’organo di un donatore. Inoltre, il fatto che l’organo venga generato dalle cellule staminali del paziente stesso fa si che non ci sia bisogno di immunosoppresori per prevenire infezioni.
Gli organi sostitutivi sono stati cresciuti e trapiantati nel passato usando le cellule del paziente e l’organo del donatore svestito del suo tessuto. Con la cartilagine restante si costruivano i ponteggi per la crescita del tessuto. Nel 2006, un team del McGowan Institute for Regenerative Medicine di Pittsburgh è riuscito a impiantare con successo delle vesciche create in laboratorio dentro a bambini affetti da spina-bifida. Anche i ponteggi sintetici sono stati creati nel passato, ma mai utilizzati per sostituire un organo umano.
Per costruire la trachea, Seifalian è il suo team hanno usato un polimero nel quale sono stati creati miliardi di piccoli fori che formavano gli spazi dentro dei quali andavano a irradicarsi le cellule staminali del paziente.
Per prima cosa, il team di Seifalian ha creato la forma in vetro della trache del paziente grazie alla TAC di quest’ultimo. Hanno quindi tagliato strisce di un polimero che hanno avvolto intorno al modello per creare degli “anelli” di cartilagine per aumentare la forza della struttura della trachea. Il modello e quindi stato sommerso in una versione liquida dello stesso polimero mischiato con del sale. In fine, hanno lavato il tutto in una soluzione che ha dissolto i sali e fatto si che il liquido del polimero assumesse una forma gommosa tipo spugna e che assomigliasse a una trachea organica.
Una volta costruiti i ponteggi, è stato fatto crescere del tessuto vivente sulle loro superfici usando il bioreattore “InBreath” della Harvard Bioscience. Una cassa delle dimensioni di una scarpiera dentro la quale è stata montata la trachea “nella stessa maniera nella quale si monterebbe un pollo in rosticceria,” dice David Green, presidente di Harvard Biosciences. Una soluzione di cellule staminali tratta dal midollo osseo del paziente è poi stata versata sulla trachea sintetica e i ponteggi sono stati fatti roteare mentre il tutto veniva tenuto in un ambiente sterile e caldo. La soluzione includeva chimici che inducevano le cellule a differenziarsi nelle tipologie di cellule che si trovano nella trachea. Ci sono voluti due giorni per formare il tessuto.
La costruzione dei ponteggi è impiegata più del dovuto in questo caso, spiega Seifalian, essendo che si tratta di un primo tentativo nel suo genere. In futuro, si potranno costruire ponteggi interi disegnati da TAC in solo due giorni.
Il progresso della medicina nel campo della creazione di organi per il trapianto ha compiuto un’altro passo da giganti riducendo significativamente i tempi di attesa e problemi di rigetto da parte dei pazienti. Inoltre, la creazione di organi per mezzo di stampanti 3D è alle porte.
