(Timo-Immagine: Credit: Public Domain).
Il timo è un organo linfoepiteliale situato nel mediastino anteriore e per una piccola parte nel collo in cui maturano i linfociti T, che svolgono un ruolo fondamentale nel sistema immunitario. Se il timo non funziona correttamente o non si forma durante lo sviluppo fetale nell’utero, può portare a malattie come l’immunodeficienza grave, una condizione che impedisce al corpo di combattere malattie infettive o cellule cancerose o può portare all’autoimmunità, una condizione in cui il sistema immunitario attacca erroneamente il tessuto sano del paziente.
I ricercatori del Francis Crick Institute e dell’University College di Londra hanno ricostruito un timo umano, un organo essenziale del sistema immunitario, utilizzando cellule staminali umane e un’impalcatura di bioingegneria. Il loro lavoro è un passo importante verso la possibilità di costruire timo artificiali che potrebbero essere usati per i trapianti.
Nel loro studio proof-of-concept, pubblicato oggi su Nature Communications, gli scienziati hanno ricostruito il timo utilizzando cellule staminali prelevate da pazienti. Quando trapiantati nei topi, i timo bioingegnerizzati sono stati in grado di supportare lo sviluppo di linfociti T umani maturi e funzionali.
Sebbene i ricercatori abbiano precedentemente ricostruito altri organi o sezioni di organi, questa è la prima volta che gli scienziati hanno ricostruito con successo un intero timo umano funzionante.
Lo studio, finanziato principalmente dal Consiglio Europeo della Ricerca (CER), è un passo importante non solo per l’ulteriore ricerca e il trattamento delle deficienze immunitarie gravi, ma anche più in generale per lo sviluppo di nuove tecniche per la crescita di organi artificiali.
Sara Campinoti, ricercatrice del Laboratorio di Biologia delle Cellule Staminali Epiteliali e Medicina Rigenerativa presso il Crick e autore principale dello studio afferma: “Dimostrare che è possibile costruire un timo funzionante da cellule umane è un passo cruciale verso lo sviluppo di un timo che un giorno potrebbe essere utilizzato per i trapianti”.
Per ricostruire questo organo, i ricercatori hanno raccolto e coltivato cellule epiteliali timiche derivate dai pazienti e cellule interstiziali timiche dal tessuto donato, in molte colonie di miliardi di cellule.
Il passo successivo per i ricercatori è stato quello di ottenere un’impalcatura strutturale che potevano ripopolare con le cellule timiche che avevano coltivato. Per questo, il ricercatore Asllan Gjinovci ha sviluppato un nuovo approccio per rimuovere tutte le cellule dai timo di ratto, quindi dopo la rimozione sono rimasti solo gli scaffold strutturali. Per ottenere questi scaffold hanno dovuto utilizzare un nuovo approccio chirurgico microvascolare, poiché i metodi convenzionali non sono efficaci per il timo.
Asllan dice: “Questo nuovo approccio è importante perché ci consente di ottenere scaffold da organi più grandi come il timo umano, qualcosa di essenziale per portare questo bellissimo lavoro nella sperimentazione clinica”.
I ricercatori hanno quindi iniettato negli scaffold fino a sei milioni di cellule epiteliali timiche umane e cellule interstiziali dalle colonie che erano cresciute in laboratorio. Le cellule sono cresciute sulle impalcature e dopo soli cinque giorni, gli organi si erano sviluppati in uno stadio simile a quello osservato nei feti di nove settimane.
Infine, il team ha impiantato questi timo nei topi. I ricercatori hanno scoperto che in oltre il 75% dei casi i timo erano in grado di supportare lo sviluppo dei linfociti umani.
Vedi anche:Sviluppato un timo pienamente funzionante da cellule coltivate in laboratorio
Roberta Ragazzini, un’altra autrice dell’articolo, aggiunge: “Il fatto che possiamo espandere ampiamente le cellule staminali timiche prelevate da donatori umani in grandi colonie è davvero eccitante. Ci permette di aumentare il processo con l’obiettivo di costruire la dimensione umana“.
Paola Bonfanti, autrice senior e capogruppo presso il Crick e Professore nella Divisione di Infezione e Immunità presso l’UCL afferma: “Oltre a fornire una nuova fonte di trapianti per le persone senza timo funzionante, il nostro lavoro ha altre potenziali applicazioni future. Ad esempio, poiché il timo aiuta il sistema immunitario a riconoscere il sé dal non sé, rappresenta un problema per i trapianti di organi poiché può indurre il sistema immunitario ad attaccare il trapianto. È possibile che si possa superare questo problema trapiantando anche un timo ricresciuto da cellule prelevate dal timo del donatore di organi. Siamo fiduciosi che questo possa impedire al corpo di attaccare il trapianto. La ricerca alla base è ancora agli inizi, ma è un concetto entusiasmante che potrebbe eliminare la necessità per i pazienti di assumere immunosoppressori per il resto della loro vita”.
