Il primo trapianto di polmoni suini cresciuti in laboratorio

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trapianto polmoni

Per la prima volta, i ricercatori della University of Texas hanno creato polmoni suini completi in laboratorio grazie a tecniche di bioingegneria e successivamente li hanno trapiantati con successo nei maiali.

Questi polmoni bioingegnerizzati – descritti in un articolo pubblicato su Science Translational Medicine – hanno sviluppato vasi sanguigni sani che hanno permesso agli animali di sopravvivere per diverse settimane dopo l’intervento.

Si tratta di un miglioramento significativo rispetto ai precedenti tentativi: i polmoni sviluppati in laboratorio impiantati nei roditori sono falliti in poche ore, prima che i polmoni potessero sviluppare la complessa rete di vasi sanguigni necessaria per la sopravvivenza a lungo termine (a causa di coagulazione intravascolare o difetti nella funzione della barriera endoteliale con conseguente edema polmonare).

Nessuno mai dovrebbe morire. A questo metterò fine… a questo metterò fine. Lo prometto.” – Victor Frankenstein

Organi bioingegnerizzati

Negli ultimi anni grazie agli innumerevoli passi avanti nel campo della bioingegneria ci stiamo avvicinando alla creazione di organi completamente sviluppati in laboratorio, che potrebbe mettere fine alla scarsità di organi disponibili per il trapianto.

Studi ed esperimenti – più o meno di successo – sono già stati svolti praticamente su tutti i tessuti ed apparati ed il momento in cui questi saranno disponibili per l’uomo sembra sempre più imminente.

Per lo studio, l’immunologa Joan Nichols e colleghi hanno sviluppato polmoni cresciuti in laboratorio per quattro maiali.

Gli scaffold acellulari sono stati creati utilizzando una miscela di zucchero e detergente per rimuovere le cellule dai polmoni dei maiali donatori. È rimasta così un’impalcatura sterile, perlacea, bianca, a forma di polmone, costituita esclusivamente da proteine ​​intercellulari. (Negli esseri umani, si pensa di utilizzare gli organi donati, ma non trapiantabili, o la stampa 3D).

scaffold polmoni

Ogni scaffold è stato ripopolato con vasi sanguigni e cellule di tessuto polmonare dal maiale destinato a ricevere quell’organo. Questo è un passaggio molto importante, in quanto l’organo che viene a formarsi è costituito solo da cellule del ricevente, annullando così il rischio di incompatibilità e di rigetto.

Ogni polmone è stato cresciuto per 30 giorni all’interno di un serbatoio, con un cocktail di nutrienti che hanno aiutato le cellule ad aderire e a moltiplicarsi nei punti giusti.

trapianto

I ricercatori hanno, quindi, sostituito il polmone sinistro di ciascun maiale con la versione bioingegnerizzata.

Risultati

Dopo l’intervento chirurgico, il team ha permesso ad un maiale di sopravvivere per 10 ore, ad un altro per due settimane, ad un terzo per un mese e infine al quarto per due mesi.

Tutte le misurazioni della funzione polmonare hanno mostrato una tendenza verso il ritorno ai valori basali pre-intervento, suggerendo che i polmoni trapiantati avevano pressioni e volumi normali.

A nessuno degli animali sono stati somministrati farmaci immunosoppressori e nessuno dei trapianti è stato rigettato. Il polmone ha continuato a svilupparsi dopo il trapianto e non ha richiesto l’aggiunta di fattori di crescita esogeni per stimolare la proliferazione o il polmone delle cellule e lo sviluppo del tessuto vascolare. Tutti i nutrienti e l’ossigeno necessari derivavano dal sistema circolatorio naturale dell’animale.

Alla fine, i ricercatori hanno fatto un’autopsia sugli animali per vedere come i nuovi polmoni si erano integrati nel ricevente.

Il recupero post-operatorio degli animali è stato sorprendente. Il maiale che ha vissuto due mesi dopo l’intervento chirurgico non ha avuto problemi respiratori e il suo trapianto polmonare è stato colonizzato da batteri che abitano normali polmoni suini – segno che il tessuto si stava sviluppando normalmente e si integrava bene nel corpo.

La mancanza di organi

Ad oggi uno sei problemi più grandi che affligge la trapiantologia sono le lunghe liste di attesa.

Alla fine del 2016 in Italia c’erano 6.793 persone che attendevano un rene, 1.030 un fegato, 748 un cuore, 348 un polmone, 251 un pancreas e 12 un intestino.

Anche i tempi medi di attesa dei pazienti in lista rivelano l. È necessario aspettare più di 3 anni per reni, cuore e pancreas, mentre l’attesa scende ad 1 anno e mezzo per un fegato.

Il problema più grande dell’attesa di un organo è che si tratta di pazienti molto gravi, che necessiterebbero di un trapianto nel minor tempo possibile. Tuttora vi è una rilevante percentuale di mortalità in lista, che va dal 1,8% per reni e pancreas al 4,1% e 6,2% di fegato e cuore rispettivamente, fino al 9,8% del polmone.

(https://lamedicinainunoscatto.it/2017/11/donazione-di-organi-il-regalo-piu-bello)

Il rigetto, il lato oscuro del trapianto

Si parla di rigetto di trapianto quando il sistema immunitario di un paziente che è stato sottoposto a trapianto attacca il nuovo organo, riconoscendolo come estraneo.

Il rigetto viene prevenuto da combinazioni di farmaci immunosoppressori, che devono essere presi a vita e che possono comportare anche importanti effetti collaterali.

Purtroppo, nonostante i progressi della medicina ne abbiano ridotto l’incidenza, si tratta di una complicazione ancora frequente, irreversibile e che può essere trattata definitivamente solo con l’espianto dell’organo ed un nuovo trapianto.

Prospettive future

Questi polmoni cresciuti in laboratorio non sono ancora pronti per l’uomo. I polmoni bioingegnerizzati sono stati collegati al sistema circolatorio dei maiali riceventi, ma gli organi non erano collegati alle arterie polmonari degli animali e quindi gli animali non respiravano esclusivamente tramite di essi (ma attraverso il restante polmone originario).

Il prossimo passo sarà quello di agganciare l’organo all’arteria polmonare. Ciò garantirebbe che i polmoni bioingegnerizzati siano in grado di svolgere completamente la loro funzione di ossigenazione del sangue e di rimozione dell’anidride carbonica.

I risultati dell’esperimento, seppur ancora lontano dall’applicabilità all’uomo, sono molto incoraggianti. La speranza nel futuro è di poter ridurre sia il rischio di rigetto d’organo che i lunghi tempi di attesa per i trapianti grazie alla bioingegneria.

Fonti | 1

 

Matteo Ferrari
Sono uno studente di Medicina del 6° anno di Bologna.