NEWS Organo umanizzato fatto crescere in un maiale
Ecco i primi reni umani generati in laboratorio, una tecnologia ancora in fase di perfezionamento ma con il potenziale di affrontare la carenza di donazioni di organi e di contribuire alla comprensione dello sviluppo degli organi umani e delle malattie correlate.
I ricercatori presso gli Istituti di Biomedicina e Salute di Guangzhou, in Cina, hanno creato i primi reni utilizzando cellule umane coltivate in embrioni di maiali geneticamente modificati.
Questo innovativo approccio di ingegneria biomedica sfrutta i maiali come ospiti per la crescita e lo sviluppo di organi umani.
Il focus è stato posto sui reni, in quanto sono tra i primi organi a svilupparsi e sono comunemente trapiantati nella medicina umana.
“Mentre organi di ratto sono stati prodotti nei topi e organi di topo nei ratti, tentativi precedenti di far crescere organi umani nei maiali sono stati infruttuosi.
Questa è la prima volta che siamo riusciti a far crescere un organo umanizzato in modo stabile in un’altra specie”, ha dichiarato l’autore senior, Liangxue Lai.
Questo nuovo approccio coinvolge la creazione di embrioni chimera, combinando cellule umane pluripotenti (con la capacità di differenziarsi in qualsiasi tipo di cellula) con embrioni di maiale modificati geneticamente.
In questo modo, gli animali possono servire come incubatrici per potenziali organi personalizzati, sviluppati dalle cellule del paziente, riducendo il rischio di rigetto.
“Il nostro metodo migliora l’integrazione delle cellule umane nei tessuti ospiti e ci consente di coltivare organi umani nei maiali”, ha spiegato Liangxue Lai.
È importante sottolineare che questa tecnologia differisce dalle scoperte recenti negli Stati Uniti, dove sono stati trapiantati reni e persino cuori di maiale geneticamente modificato in esseri umani.
Tuttavia, è necessario compiere ulteriori progressi prima che gli organi siano pronti per l’uso clinico.
Nonostante ciò, questa metodologia offre potenziali soluzioni alla crescente carenza di donazioni di organi.
Lo studio pionieristico è stato pubblicato su Cell Stem Cell.
Cellule renali umanizzate (fluorescenza rossa) all’interno dell’embrione rispetto a un embrione di maiale “selvatico”. (Fonte: Wang, Xie, Li, Li e Zhang et al., Cell Stem Cell, 2023)
Per creare reni umani in maiali, i ricercatori hanno inizialmente modellato cellule staminali pluripotenti umane per renderle più integrate e meno propense all’autodistruzione.
Queste cellule sono state successivamente trasformate in cellule “naive”, simili alle prime cellule embrionali umane, e coltivate in un ambiente appositamente creato.
In seguito, 1820 embrioni chimera sono stati impiantati in 13 scrofe surrogate e sono stati fatti crescere in condizioni ottimali per fornire sostanze nutritive e segnali specifici sia alle cellule umane che a quelle di maiale.
Dopo 25/28 giorni, le gravidanze sono state interrotte per valutare i risultati dell’esperimento, rivelando che 5 embrioni avevano reni funzionanti per il loro stadio di sviluppo, con l’inizio della formazione degli ureteri che collegano i reni alla vescica.
Per garantire l’integrazione delle cellule umane nei tessuti ospiti, è stato utilizzato un approccio di manipolazione genetica (tramite la tecnica CRISPR) per eliminare due geni necessari per la formazione del rene all’interno degli embrioni di maiale.
Ciò ha creato un ambiente favorevole all’integrazione delle cellule umane senza la competizione con le cellule di maiale.
Nonostante il successo ottenuto nel far crescere organi con una percentuale significativa di cellule umane, circa il 50-60%, ciò rappresenta ancora un limite.
Inoltre, sono state rilevate poche cellule neurali umane nel cervello e nel midollo spinale dei maiali, e nessuna cellula umana nella cresta genitale, sollevando importanti questioni etiche.
È fondamentale evitare l’invasione delle cellule umane nel tessuto riproduttivo per prevenire la formazione incontrollata di ibridi uomo-maiale.
“Abbiamo riscontrato solo poche cellule neurali umane nel cervello e nel midollo spinale, e nessuna cellula umana nella cresta genitale.
Questo indica che le cellule staminali pluripotenti umane non si sono differenziate in cellule germinali.
Potrebbe essere possibile impedire ulteriormente questa differenziazione eliminando ulteriori geni nelle cellule staminali pluripotenti umane, aspetto che potrebbe essere esplorato in studi futuri”, ha affermato il coautore Zhen Dai.
Per quanto riguarda le prospettive future di ricerca, i ricercatori intendono prolungare lo sviluppo degli organi umanizzati nei maiali, e stanno già lavorando per creare altri organi umani come cuore e pancreas.
L’obiettivo a lungo termine è perfezionare questa tecnologia per i trapianti di organi umani, nonostante siano consapevoli che si tratta di un processo complesso che richiederà ancora diversi anni.
La sfida principale rimane la creazione di reni composti al 100% da cellule umane, per evitare il rischio di rigetto dopo il trapianto in un essere umano.
“Poiché gli organi non sono costituiti da una singola linea di cellule, per ottenere un organo interamente umano, probabilmente sarà necessario ingegnerizzare i maiali in modo molto più complesso, il che comporterà ulteriori sfide”, ha sottolineato l’autore senior Miguel A. Esteban degli Istituti di Biomedicina e Salute di Guangzhou.
Nel frattempo, questa nuova tecnologia potrebbe essere sfruttata per approfondire lo studio dello sviluppo degli organi umani e delle malattie correlate.