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Tra quanto potremo stampare organi umani?

I lenti ma costanti progressi nella stampa 3d di organi adatti al trapianto: la vera sfida non è stamparli, ma mantenerli in vita.

12/05/2015
In questo istante, più di 120,000 persone negli Stati Uniti soltanto necessitano di un trapianto di organi per sopravvivere, e il numero di donatori è assai inferiore. Nel mese di gennaio, ad esempio, sono stati eseguiti appena 2.577 trapianti. Questo è uno dei motivi per cui gli scienziati stanno esplorando l’ipotesi di ricorrere alla stampa 3-D o a tecnologie simili per produrre organi nel giro di pochi giorni. Non solo una capacità simile ridurrebbe il divario fra domanda e risorse, ma eliminerebbe la necessità di identificare dei donatori. Se, peraltro, gli organi venissero creati sulla base delle cellule del paziente, i rischi di un rigetto verrebbero ridotti drasticamente. Gli scienziati non sono vicini a raggiungere questo traguardo, ma stanno avanzando nella direzione giusta – stampando modelli accurati delle forme degli organi e costruendo passaggi per permettere al sangue di scorrere adeguatamente. La ricerca negli organi stampabili ricade nel campo più ampio della biostampa: la stampa di qualunque struttura vivente composta da cellule. Il livello più semplice nella progettazione di un organo è caratterizzato dal sottilissimo tessuto stampato che serve da struttura di supporto (lo scaffold), il modello di un organo che non è ancora in grado di funzionare autonomamente ma che è già qualcosa in più rispetto a una replica in plastica. Nei primi anni di questo campo, gli scaffold stampati erano composti da materiale sintetico, e le cellule viventi venivano applicate in seguito. Nei primi anni del 2000, però, il direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, Anthony Atala, ha contribuito al miglioramento di questo processo sviluppando una stampante 3-D in grado di depositare rapidamente strati di tessuto sul modello sintetico e gommoso. La sfida non è creare strutture simili ad organi ma mantenerle in vita. Con l’avanzare della ricerca nel campo della biostampa, la principale sfida non consiste più nella semplice creazione di queste strutture simili ad organi, bensì nel mantenerle in vita. Le cellule vengono incorporate nei bio-inchiostri che vengono stampati strato dopo strato per creare un raggruppamento di tessuti viventi. È lo stesso concetto dietro il movimento di una cartuccia d’inchiostro in una tradizionale stampante. Solo le cellule stampate negli strati più esterni di questo tessuto, però, riescono ad accedere liberamente all'ossigeno ed espellere scorie, processi vitali per la sopravvivenza di una cellula. Le cellule negli strati più interni soffocano e muoiono. La soluzione consiste nello stampare non solo lo scaffold, ma anche il sistema vascolare del tessuto – il sistema di passaggi sempre più piccoli che permettono di raggiungere gli strati più interni di cellule per trasportare sangue ed ossigeno e rimuovere le scorie. Nel 2014, Jennifer Lewis, una professoressa di “ingegneria ispirata alla biologia” (biologically inspired engineering in inglese) dell’Università di Harvard, ha successivamente cominciato a stampare sistemi vascolari in laboratorio. Per il momento, lo scopo principale della ricerca è l’utilizzo di tessuti stampati in 3-D e dotati di vasi sanguigni per testare possibili farmaci con cui trattare la tossicità chimica nei tessuti viventi. «Nella migliore delle ipotesi si tratta comunque di un milionesimo di rene» Nella speranza di avanzare ulteriormente verso la stampa di un organo interamente funzionante, Lewis sta lavorando alla stampa di piccole regioni di organi. In questo momento, sta sviluppando nefroni, le minuscole unità che, fra i tanti processi vitali, formano un rene e che permettono all’organo di rimuovere le scorie dal corpo e filtrare il sangue. Prima di riuscire a stampare un rene, Lewis dovrà scoprire come stampare un singolo nefrone. «Nella migliore delle ipotesi si tratta comunque di un milionesimo di rene», avverte. «È questa la scala del progresso di questo campo». «Personalmente, ritengo che la stampa di organi equivalga oggi a un lancio lunare», dice la Lewis. «Dovremmo guardare a quel traguardo, non ci sono dubbi, ma siamo ancora ben lontani dal raggiungerlo. Siamo davvero molto lontani». In breve: ci vorranno decenni prima che un organi sintetico e stampato possa essere trapiantato in un essere umano. Julia Sklar - MO - Linkiesta (Articolo originariamente pubblicato su MIT Technology Review)
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