Un nuovo sistema artificiale per i pazienti epatici
La riprogrammazione cellulare (la capacità di trasformare ogni cellula del corpo in una cellula staminale pluripotente, PSC) ha dischiuso entusiasmanti possibilità allo studio e al trattamento delle malattie. Le PSC indotte dall’uomo, capaci di dare origine a ogni altro tipo di cellula del corpo, forniscono una riserva illimitata di cellule e tessuti sostitutivi per i pazienti con malattie attualmente incurabili. Il progetto NANOBIO4TRANS (A new nanotechnology-based paradigm for engineering vascularised liver tissue for transplantation), finanziato dall’UE, ha unito insieme i recenti progressi nella ricerca su cellule staminali, materiali bioartificiali e tecnologia dei biosensori, per sviluppare nuovi strumenti da utilizzare nei trapianti ben oltre la situazione attuale. Il progetto ha prodotto un supporto consistente in un fegato bioartificiale, attraverso il quale il plasma sanguigno viene fatto circolare su epatociti funzionalmente attivi, inseriti in un bioreattore. Il dispositivo del fegato bioartificiale di NANOBIO4TRANS può essere sfruttato nella moderna tecnologia medica. Per la prima volta, la funzione di unità funzionali del fegato (gli epatociti) derivate da PSC indotte dall’uomo è stata confrontata con epatociti umani appena isolati. Le prime hanno evidenziato funzioni epatiche impareggiabili rispetto a quelle di tessuti epatici nuovi. I componenti del progetto sono riusciti a sviluppare una tecnologia di bioreattore capace di sostenere la crescita e, tramite sensori speciali, monitorare le condizioni delle PSC. Affinché i bioreattori assomiglino molto da vicino alla funzione del fegato, devono essere costruiti su scaffold (strutture) artificiali e contenere tutti i componenti cellulari in stretto contatto tra loro. A tal fine, il team ha utilizzato congiuntamente tecniche innovative, tra cui la stampa di filamenti 3D, la fusione di polimeri e la lisciviazione di zuccheri/sali per creare scaffold microporosi cellulari in 3D, capaci di ospitare un’ampia rete di piccoli vasi sanguigni. Le reti nanostrutturate interpenetranti di depositi di idrogel all’interno degli scaffold 3D rendono possibile la somministrazione mirata di farmaci nelle cellule all’interno dello scaffold. La strategia appena sviluppata consente di scalare le dimensioni dello scaffold di un fattore pari a 1 000. Per ottenere una produzione su larga scala di PSC indotte dall’uomo, gli scienziati si sono accertati di offrire le condizioni corrette di crescita delle colture di cellule 3D. Pertanto, le PSC si sono differenziate in modo efficiente, non soltanto in cellule simili agli epatociti con potenzialità di induzione enzimatica, ma anche in altri tipi di cellule (progenitori di cellule polmonari e beta). Quando saranno state sviluppate le librerie e le biobanche di PSC derivate da pazienti, questi ultimi potranno avvalersi dei dispositivi di fegato bioartificiale specifici appena inventati. La produzione e la conservazione di PSC di individui con tipi di sangue diversi condurrà allo sviluppo di dispositivi bioartificiali personalizzati, che dovrebbero ridurre al minimo il rischio di rigetto dei tessuti.
Parole chiave
Funzione epatica, fegato bioartificiale, rigetto di trapianto, cellula staminale pluripotente, NANOBIO4TRANS
