Ad oggi, il traffico illegale di organi rappresenta un mercato da miliardi di euro e coinvolge milioni di vittime innocenti. Purtroppo i mezzi per contrastare questo impero (i.e. nuovi regolamenti sanitari) sono stati fino ad ora limitati e spesso aggirati per vie illegali. Ma tutto può cambiare grazie a un recente scoperta scientifica attribuita al Wake Forest Institute for Regenerative Medicine: ITOP (Integrated Tissue and Organ Printing System), una stampante 3D potenzialmente in grado di riprodurre tessuti e ossa umane!
Quelli di voi appassionati di ingegneria biomedica sapranno sicuramente che non è la prima volta che si cerca di sfruttare la precisione di una stampante 3D per riprodurre tessuti organici. Tuttavia saprete anche che fino ad oggi si riusciva a ottenere solo campioni ‘vivi’ che non superavano i 0.2 mm, superata questa soglia le cellule morivano poco dopo la ‘stampa’. Il motivo era semplice: la maggior parte dei tessuti organici necessita un continuo flusso di sangue e altre sostanze nutritive per rimanere sano! Le stampanti 3D utilizzate fino ad ora non garantivano una simile condizione, anzi le cellule nei corpi stampati rimanevano intrappolate e morivano.
È proprio in questo che sta la rivoluzione della stampante 3D del centro di ricerca Wake Forest. La ‘stampa’ consiste nel depositare strati di materiali biodegradabili associati a una struttura temporanea di sostegno e a un gel a base acquosa, in cui sono immerse le cellule del tessuto che si vuole riprodurre.
Il successo di questo dispositivo dipende principalmente dalla composizione stessa dei gel contenenti le cellule e dalle dimensioni dei pori e canali nei materiali, progettati per lasciare passare le sostanze nutritive e l’ossigeno necessari per la crescita delle cellule e dei vasi sanguigni. Infatti le cellule si ricombinano con una plastica biodegradabile, il policaprolattone, che a livello strutturale mantiene il tessuto stampato compatto permettendo alle cellule di crescere e ‘mettere radici’. Successivamente questa plastica si degrada, non lasciando alcuna traccia nel tessuto organico ‘stampato’.
Anthony Atala, lo scienziato a capo del progetto, ha spiegato come segue il ruolo di questo materiale: ‘Questo procedimento è molto importante in quanto permette ai tessuti stampati di mantenere un’integrità strutturale necessaria per il loro impianto in un corpo vivente’. ‘In sostanza è come avere un filo di plastica (dura) imperlato di morbide cellule a intermittenza. Quindi si ha: duro, morbido, duro, morbido. La stampa è pronta!’.
Si è così in grado di produrre tessuti organici di grandi dimensioni e stabili, senza il rischio che cadano a pezzi da un momento all’altro. Inoltre queste grandi ‘strutture’ sono in vive e in grado di crescere.
Atala ribadisce: ‘Questa è la prima bioprinter in grado di stampare tessuti adatti al trapianto di organi umani’. ‘In sostanza, una volta stampata una struttura, siamo in grado di mantenerla in vita per diverse settimane prima di impiantarla (una volta impiantati i tessuti organici funzionano a tempo indeterminato). Il passo successivo è testare accuratamente la sicurezza a lungo termine di questi materiali così da poterli in futuro impiantare nei pazienti’.
Fino ad oggi, i ricercatori hanno riprodotto un orecchio di bambino in cartilagine, pezzi di mandibola, frammenti di ossa del cranio e muscolo. Tutti questi tessuti sono stati realizzati partendo da cellule staminali, che, come noto, sono in grado svilupparsi in diversi tipi di cellula. Atala ci tiene a precisare che ‘questi tessuti si sviluppano allo stesso modo dei tessuti normali’. Questi frammenti di cartilagine, ossa e muscolo sono già stati trapiantati con successo in un topo Vacanti. In particolare un orecchio di cucciolo di coniglio è stato impiantato e lasciato crescere. Dopo mesi dall’operazione, la cartilagine aveva ancora la forma di un orecchio e cominciava a sviluppare vasi sanguigni. Si è verificato lo stesso processo con un osso stampato ricavato da cellule staminali umane impiantato in un ratto.
Due settimane dopo l’impianto di una porzione di muscolo stampato in un altro ratto, il team di Atala ha scoperto che questo stava iniziando a crescere. Inoltre il muscolo rispondeva debolmente agli stimoli elettrici, indice che il muscolo si stava sviluppando ma non era ancora del tutto sviluppato, e iniziavano a formarsi vasi sanguigni e nervi.
Secondo Atala la produzione di ossa umane ‘di ricambio’, come la rotula o il femore, con stampanti 3D non rappresenta più un ostacolo. Il passo successivo sarà stampare tessuti organici utilizzando direttamente le cellule staminali del paziente, riducendo al minimo le possibilità di rigetto del tessuto stampato.
In conclusione, questo rivoluzionario dispositivo promette in un futuro la fine del traffico di organi e la possibilità di stamparsi al bisogno un organo nuovo e perfettamente funzionante. Sembra quasi che l’uomo abbia infine trovato il modo per vivere per sempre.
di Sara Pavesi
Linkografia
http://www.popularmechanics.com/science/health/a19443/3d-printer-bone-cartilidge-and-muscle/
http://www.lescienze.it/news/2016/02/15/news/stampante_3d_organi_ricambio-2972478/
http://www.sciencemag.org/news/2016/02/tissue-printer-creates-lifelike-human-ear