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Coltivati i primi organi in specie diverse

Combinando insieme staminali e tecnica taglia-e-cuci Dna

27 gennaio, 14:16
Primi trapianti di organi coltivati in specie diverse (fonte: Tomoyuki Yamaguchi) Primi trapianti di organi coltivati in specie diverse (fonte: Tomoyuki Yamaguchi)

A distanza di un giorno l'uno dall'altro, due ricerche descrivono i primi esperimenti che aprono la strada alla possibilità di coltivare gli organi di una specie nell'organismo di animali di una specie diversa. Nel primo, pubblicato sulla rivista Nature, cellule delle isole del pancreas di topo sono state coltivate in un ratto; nel secondo, pubblicato su Cell, organi di ratto sono stati coltivati nei topi. In entrambi i casi si apre un nuovo scenario per applicare tecniche simili nell'uomo.

Le isole del pancreas
Le isole del pancreas di un topo sono state fatte crescere in un ratto sano, e poi prelevate e trasferite in topi diabetici, in cui hanno funzionato normalmente e a lungo, senza rischio di rigetto. Dopo questa prova di principio, nella quale il gruppo dell'università di Tokyo guidato da Hiromitsu Nakauchi ha dimostrato fattibilità e sicurezza della tecnica, si pensa alle possibilità di utilizzarla in futuro nell'uomo.
Il primo passo è stato iniettare le cellule staminali pluripotenti (che possono diventare qualsiasi tipo di cellula) dei topi in embrioni di ratto, geneticamente programmati per non far crescere il proprio pancreas e perciò costretti ad affidarsi alle cellule del topo per lo sviluppo dell'organo.
Una volta che i ratti sono nati e le staminali si sono sviluppate in isole pancreatiche, ossia nelle cellule capaci di produrre insulina, i ricercatori le hanno prelevate dal ratto e trapiantate in topi geneticamente compatibili con le staminali e fatti diventare diabetici, dove hanno funzionato normalmente e mantenendo ai giusti livelli lo zucchero nel sangue per oltre un anno. Tutto questo limitando la necessità di una terapia antirigetto ai primi 5 giorni dopo il trapianto.
Questa compatibilità è resa possibile perchè le cellule del topo sono state iniettate nel ratto quando era allo stato embrionale, prima che sviluppasse una tolleranza immunitaria, cioè il periodo dello sviluppo in cui il sistema immunitario è allenato a riconoscere i propri tessuti come parte di sé. Dopo circa 10 mesi dal trapianto i ricercatori hanno rimosso le isole da un gruppo di topi, scoprendo che il loro sistema immunitario aveva eliminato le cellule dei ratti. ''Il che è molto promettente pensando ad un futuro trapianto nell'uomo di organi cresciuti negli animali, perchè suggerisce che ogni cellula animale possa essere eliminata dal sistema immunitario del paziente dopo il trapianto'', commenta Nakauchi. Non sono inoltre stati osservati segni di formazione di tumori o altre anomalie causate dalle staminali dei topi.

Pancreas, occhi e cuore di ratto coltivati nel topo
Un gruppo di ricerca del Salk Institute ha annunciato di aver coltivato pancreas, cuore e occhi di ratto in embrioni di topo, e di essere riuscito a generare cellule e tessuti umani in embrioni di maiali. Hanno cioè lavorato su una chimera, un organismo che contiene cellule di specie diverse.
I ricercatori guidati da Juan Carlos Izpisua Belmonte, combinando la tecnica del taglia e incolla del Dna - la Crispr - e quelle delle staminali, sono riusciti a far crescere pancreas, cuore e occhi di un ratto in embrioni di topo. Si tratta di una prova di principio, che dimostra fattibilità e sicurezza della tecnica. In questo caso hanno usato una chimera animale come 'ospite' per far crescere organi e tessuti umani.
Due gli esperimenti fatti. Nel primo, con la Crispr, negli embrioni di topo hanno spento il gene che fa crescere il pancreas. Poi hanno inserito le cellule staminali pluripotenti del ratto, con il gene del pancreas intatto, in ogni embrione di topo. Una volta impiantati in madri surrogate topo, gli embrioni si sono sviluppati normalmente, tranne per il fatto che ogni topo aveva un pancreas di ratto che gli cresceva dentro.
Lo stesso procedimento è stato usato per far crescere nei topi anche occhi e cuore di ratto. Ogni topo è nato sano e ha avuto una durata di vita normale. L'esperimento ha dimostrato quindi che crescere organi umani per il trapianto in altri animali è possibile. Ma visto che topi e ratti sono troppo piccoli, in un altro esperimento i ricercatori hanno usato i maiali, i cui organi per dimensioni e sviluppo sono paragonabili ai nostri.
Dopo aver generato diversi tipi di cellule staminali pluripotenti indotte o ips (prodotte da normali cellule adulte, possono differenziarsi in quasi tutti i tipi di tessuto), i ricercatori le hanno inserite negli embrioni suini, poi impiantati in una scrofa. Dopo 4 settimane hanno visto che le cellule umane stavano iniziato a specializzarsi e diventare tessuti. E' il primo tentativo riuscito di integrare le cellule ips umane in specie animali di taglia grande e può essere un modo anche per testare la tossicità di farmaci.

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