Organi umani stampati in 3D: come supplire alla carenza di donatori

L’intervento della scienza medica e delle tecniche chirurgiche nel campo dei trapianti d’organo rappresenta uno degli ambiti in cui la medicina necessita di continui studi e ricerche; ad oggi, per alcune patologie, non esiste una terapia alternativa al trapianto e la carenza di organi rende impossibile curare tutti i pazienti.

In pochi decenni, l’evolversi della chirurgia, la sperimentazione sugli animali e lo sviluppo di tecniche valide per l’uomo, nonché le conoscenze relative all’immunologia, hanno permesso il trasferimento di tessuti da una sede all’altra di uno stesso organismo, ovvero da individuo donatore ad individuo ospite della stessa specie, fino alla ricerca relativa alla possibilità di effettuare innesti di tipo eterologo (da una specie all’altra).

Poco meno di un anno fa, in un mio articolo analizzavo la complemetazione blastocistica, ovvero il trasferimento di una cellula staminale totipotente umana, nell’embrione di un maiale privo dei geni atti alla formazione dell’organo che si vuole produrre. La cellula staminale umana si sostituirà alle cellule dell’embrione di maiale, producendo un organo umanoide.

Ad oggi, la sfida dei ricercatori si concentra sulla nuova frontiera della medicina rigenerativa, accompagnata dalla biostampa che punta a ripristinare la funzionalità di parti del corpo umano danneggiate con tessuti e organi ottenuti in laboratorio con tecniche di bioingegneria.

Il primo step del processo di ingegnerizzazione di un organo prevede il prelievo e l’analisi dell’organo che necessita di essere sostituito, l’isolamento delle cellule staminali e la loro coltivazione in vitro in un liquido che fornisce ossigeno e nutrienti in modo tale che si moltiplichino. Si ottiene, così, una sorta di inchiostro biologico (idrogel): una soluzione acquosa che contiene, appunto, cellule umane.

I tessuti e gli organi che si intende generare vengono prodotti a partire da una struttura sintetica e biodegradabile che funge da stampo e sono formati da un reticolo di sottili canali attraverso i quali acqua, ossigeno e sostanze nutritive possono giungere alle cellule trattenute nel gel. Le cellule colonizzeranno gradualmente la struttura biodegradabile e questa si dissolverà fino a scomparire completamente.

Il procedimento bioingegneristico, finora, è stato utilizzato per la creazione di orecchie, mandibole e muscoli successivamente impiantati con successo su topi di laboratorio. La stampante consente addirittura di predisporre, negli oggetti prodotti, gli alloggiamenti per i vasi sanguigni che nutrono organi, tessuti e muscoli, una volta impiantati nell’organismo.

Si è però ancora lontani da applicazioni diverse di organi da trapianto come rene, fegato, e cuore. Infatti, si tratta di organi che possiedono una complessità anatomica e fisiologica non ancora compatibile con le tecnologie correnti; tuttavia, con le necessarie evoluzioni, forse, un giorno non troppo lontano si potranno produrre organi modellati perfettamente a partire dall’anatomia del paziente, limitando così al massimo il rischio di rigetto.

Dal punto di vista etico, le problematiche che insorgono sono molteplici. In primis, il possibile utilizzo di cellule staminali embrionali, data l’evidenza scientifica che l’embrione é già individuo dal punto di vista biologico. Pertanto, se condividiamo questa visione, utilizzare cellule embrionali equivale a manipolare un individuo; soluzione questa, che risulterebbe eticamente inaccettabile.

Inoltre, solleva numerose preoccupazioni la garanzia della qualità degli organi artificialmente prodotti e la serie di criteri cui si dovrà sottostare nella fabbricazione delle bio-strutture.

Un ulteriore aspetto sono i costi elevati di tali pratiche, accessibili solo a pazienti con notevoli possibilità economiche; anche nei Paesi dove la sanità è gratuita dovrà essere accuratamente analizzato e discusso l’utilizzo di procedure mediche così costose.

Infine, un ulteriore interrogativo etico si apre con il timore di chi ritiene che stampare materiale umano in 3D diminuisca notevolmente la linea di demarcazione tra l’uomo e l’artificialità della tecnica.

Silvia Pennisi

[Immagine tratta da corriere.it]

 

banner-pubblicita-rivista2_la-chiave-di-sophia

Un feto di maiale con il pancreas umano. Una chimera per risolvere il problema della mancanza di organi per trapianti

Permettere lo sviluppo di organi umani nei maiali per poi utilizzarli nei trapianti. Non è pura immaginazione fantascientifica, ma è ciò che sta cercando di realizzare un team di ricercatori dell’Università della California. Gli scienziati avrebbero iniettato cellule staminali umane in un embrione di maiale per creare una chimera. L’embrione, in parte umano e in parte suino, verrà fatto sviluppare nel grembo di una scrofa per 28 giorni, successivamente la gravidanza verrà interrotta e si procederà all’analisi dei tessuti candidati a diventare un organo trapiantabile.
Un traguardo che ad oggi sembra meno remoto anche grazie allo sviluppo di nuove tecnologie di ingegneria genetica cariche di grandi potenziali, ma forse anche di enormi rischi.

La tecnica utilizzata si chiama Crispr ed è l’ultima frontiera dell’ingegneria genetica.
Fondamentalmente si tratta di un sistema di modificazione del genoma, o “editing genetico”, vere e proprie microforbici molecolari che permettono di tagliare l’elica del Dna nel punto desiderato e sostituirne un tratto, eliminando geni o alterandone la capacità di espressione.  In questo caso, per produrre l’embrione chimera gli scienziati sono intervenuti direttamente sul Dna degli embrioni di suino, immediatamente dopo la fecondazione, creando una sorta di “vuoto genetico” per impedire la crescita naturale del pancreas nel feto di maiale. Il passaggio successivo è iniettare nell’embrione cellule staminali umane pluripotenti indotte (iPS), in grado di dare origine a tutti i tessuti del corpo. L’aspettativa è che queste cellule, sfruttando il vuoto genetico creato nel feto di suino, permettano lo sviluppo di un organo, in questo caso il pancreas, composto esclusivamente di cellule umane, che possa essere successivamente utilizzato per un trapianto.
I maiali sono considerarti “l’incubatore biologico” ideale per far crescere organi umani.

Se l’esperimento avesse successo, dicono, si potrebbero creare tutti gli organi necessari, e così supplire alla loro scarsa disponibilità a fronte dell’ingente richiesta. Inoltre, si potrebbero prelevare cellule staminali di un paziente che ha bisogna di un trapianto, iniettarle in un embrione di maiale per creare l’organo di cui si necessita, che non solo sarebbe una perfetta copia genetica ma sarebbe anche più giovane e più in salute e così il paziente non avrebbe neanche più bisogno di assumere farmaci immunosoppressivi, non privi di effetti collaterali.

Ci sono diversi problemi etici intorno a questo progetto. Lo scorso anno la principale agenzia di ricerca medica degli Stati Uniti, il National Institutes of Health, aveva imposto una moratoria sulla raccolta di fondi per simili sperimentazioni imponendo quindi un’interruzione a tempo indeterminato relativamente il finanziamento di questo tipo di studi.
Da un lato ci si interroga sui rischi legati all’uso delle tecniche di “editing genetico” come la Crispr, dall’altro c’è la questione strettamente etico-morale.
Ad allarmare è soprattutto il rischio che le cellule umane una volta iniettate nell’embrione chimera possano comportarsi in maniera differente da quella presagita dai ricercatori e sfuggire al loro controllo.
Alcuni temono che il trapianto di organi umani creati nei suini comporti il rischio di infezione con virus animali, altri paventano la possibilità che le cellule staminali, migrando fino al cervello dell’animale, possano in qualche modo rendere i maiali più umani e altri, ancora, si preoccupano per gli animali, per la loro sofferenza. Un azzardo troppo grande e pericoloso in nome di un beneficio solo ipotizzabile?

L’unica certezza che abbiamo è che ad oggi le liste d’attesa per un trapianto d’organo sono lunghissime e che riusciamo a trapiantare solo un paziente su sei di quelli che ne avrebbero bisogno, anche questo è molto poco etico.

Silvia Pennisi

[Immagine tratta da Google Immagini]