Immagine: un gruppo di ricerca presso l’Università del Texas Medical Branch. Credito: Università del Texas a Galveston.
Un gruppo di ricerca presso l’Università del Texas Medical Branch ha trapiantato in maiali adulti senza complicanze mediche, dei polmoni bioingegnerizzati.
Nel 2014, Joan Nichols e Joaquin Cortiella della Medical Branch della University of Texas a Galveston sono stati il primo gruppo di ricerca a portare a termine con successo la bioingegneria dei polmoni umani in un laboratorio. In un articolo ora disponibile in Science Translational Medicine, i ricercatori forniscono dettagli su come il loro lavoro è progredito dal 2014 al punto in cui non sono state riscontrate complicanze nei suini trapiantati nell’ambito dei test preclinici standard.
“Il numero di persone che hanno sviluppato gravi lesioni polmonari è aumentato in tutto il mondo, mentre il numero di organi trapiantabili disponibili è diminuito”, ha detto Cortiella, Professore di anestesia pediatrica. “Il nostro obiettivo finale è quello di fornire finalmente nuove opzioni per le molte persone in attesa di un trapianto”, ha detto Nichols, Professore di medicina interna e Direttore associato del Galveston National Laboratory presso l’UTMB.
Per produrre un polmone bioingegnerizzato, è necessario un supporto che soddisfi i bisogni strutturali di un polmone. Uno scaffold di supporto è stato creato utilizzando un polmone di un animale non correlato che è stato trattato utilizzando una speciale miscela di zucchero e detergente per eliminare tutte le cellule e il sangue nel polmone, lasciando solo le proteine dello scaffold o lo scheletro del polmone. Questo è uno scaffold a forma polmonare fatto totalmente da proteine polmonari.
Le cellule utilizzate per produrre ogni polmone bioingegnerizzato provenivano da un singolo polmone rimosso da ciascuno degli animali. L’impalcatura dei polmoni è stata collocata in un serbatoio riempito con un cocktail di sostanze nutritive accuratamente miscelato e le cellule degli animali sono state aggiunte all’impalcatura seguendo un protocollo o una ricetta attentamente progettata. I polmoni bioingegnerizzati sono stati coltivati in un bioreattore per 30 giorni prima del trapianto. I destinatari animali sono sopravvissuti per 10 ore, due settimane, un mese e due mesi dopo il trapianto, consentendo al team di ricerca di esaminare lo sviluppo del tessuto polmonare dopo il trapianto e come il polmone ingegnerizzato geneticamente si sarebbe integrato con il corpo.
Tutti i maiali che hanno ricevuto un polmone bioingegnerizzato sono rimasti sani. Già due settimane dopo il trapianto, il polmone bioingegnerizzato aveva stabilito la forte rete di vasi sanguigni necessaria per la sopravvivenza del polmone.
“Non abbiamo visto segni di edema polmonare, che di solito è un segno che la vascolarizzazione non è abbastanza matura”, hanno detto Nichols e Cortiella. “I polmoni bioingegnerizzati hanno continuato a svilupparsi post-trapianto senza alcuna infusione di fattori di crescita, poichè il corpo ha fornito tutti gli elementi costitutivi necessari ai nuovi polmoni”.
Nichols ha detto che il focus dello studio è stato quello di verificare quanto bene il polmone bioingegnerizzato si è adattato e ha continuato a maturare all’interno di un grande corpo vivente. I ricercatori non hanno valutato quanto il polmone bioingegnerizzato abbia fornito ossigenazione all’animale.
“Sappiamo che gli animali avevano il 100% di saturazione di ossigeno, in quanto avevano un polmone funzionante normale”, ha detto Cortiella. “Anche dopo due mesi, il polmone bioingegnerizzato non era ancora maturo abbastanza da permetterci di impedire all’animale di respirare con il polmone normale e passare al solo polmone bioingegnerizzato “.
Per questo motivo, studi futuri esamineranno la sopravvivenza a lungo termine e la maturazione dei tessuti, nonché la capacità di scambio di gas del polmone bioingegnerizzato.
