I ricercatori di Yale hanno costruito un’aorta sintetica biostampata in 3D e l’hanno impiantata con successo nei ratti. Questa tecnologia potrebbe far progredire il trattamento di malattie cardiovascolari come la coronaropatia o l’arteriopatia periferica, consentendo agli scienziati di progettare e sostituire i vasi sanguigni negli esseri umani. Il gruppo ha recentemente pubblicato i suoi risultati sulla rivista Scientific Reports.
Grazie a questo nuovo approccio, gli scienziati potrebbero utilizzare le cellule di un individuo, o quelle di un donatore, per creare rapidamente tessuti su misura che corrispondono alle dimensioni e alla forma delle parti del sistema vascolare da sostituire.
Gli attuali trattamenti per le malattie cardiovascolari gravi includono l’uso di innesti realizzati con tessuti del paziente stesso (autologhi) o materiali sintetici. Tuttavia, gli innesti autologhi richiedono un intervento chirurgico invasivo e hanno un tasso di fallimento significativo, mentre gli innesti sintetici sono limitati ai grandi vasi sanguigni e soggetti a perdite e a colonizzazione batterica dannosa.
La vascolarizzazione biostampata
“Questa rappresenterebbe un’altra alternativa per le persone affette da malattie cardiovascolari, consentendo loro di mantenere una migliore qualità di vita”, afferma John Geibel, DSc, , professore emerito di chirurgia (gastrointestinale) e di fisiologia cellulare e molecolare, nonché ricercatore principale dello studio.
In precedenza, gli scienziati hanno cercato di bioingegnerizzare i tessuti utilizzando un bioreattore, una camera con un tubo poroso al centro in cui iniettare le cellule. Il principale svantaggio di questo metodo è il tempo che richiede: possono essere necessarie settimane per creare tessuti vitali.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno valutato la fattibilità della biostampa di aorta.
Hanno coltivato le principali cellule che compongono l’aorta – cellule aortiche, cellule muscolari lisce e fibroblasti – da ratti. Quindi, hanno caricato delle siringhe nella biostampante, che ha espulso queste cellule su un tubo di acciaio inossidabile rotante. Dopo aver lasciato le cellule in incubazione per un paio di giorni, le aorte biostampate erano pronte per l’impianto.
I ricercatori hanno testato le loro strutture vascolari sintetiche su 20 ratti. Altri venti ratti sono stati sottoposti alla stessa procedura chirurgica senza l’impianto dell’aorta. I ratti di entrambi i gruppi hanno ripreso il loro comportamento normale dopo l’intervento e sono rimasti in buona salute. In particolare, la procedura ha avuto successo anche nei ratti che hanno ricevuto aorte costruite con cellule di un altro animale.
La possibilità di utilizzare cellule di un donatore
I ricercatori affermano che questa è una dimostrazione pratica dell’utilizzo di vasi biostampati per il trattamento delle malattie cardiovascolari. “Si potrebbe pensare che ci sia un’enorme differenza tra un ratto e un essere umano, ma non lo è”, afferma Geibel. “È solo una questione di dimensioni: gli esseri umani avranno bisogno di molte più cellule”.
La possibilità di utilizzare cellule di un donatore potrebbe contribuire a ridurre ulteriormente i tempi di attesa di un paziente per ricevere un vaso biostampato. “In teoria, non avremmo bisogno di prelevare le cellule da un paziente con una malattia cardiovascolare”, afferma Geibel. “Potremmo prelevarle da un altro individuo e iniziare a coltivarle in modo da avere abbastanza cellule pronte per l’uso.”
La capacità di biostampare la vascolarizzazione umana in pochi giorni potrebbe avere implicazioni che cambiano la vita, afferma Geibel. Le persone con patologie podali correlate al diabete, ad esempio, spesso hanno una cattiva circolazione che riduce il flusso sanguigno ai piedi. Se non trattata, può essere necessaria un’amputazione. I vasi sanguigni su misura potrebbero rappresentare un nuovo trattamento per la patologia, contribuendo a salvare il piede.
“Conosci il vecchio adagio: ‘un piccolo passo per un uomo, un grande balzo per l’umanità'”, afferma Geibel. “Questo è il primo passo per arrivare in futuro a una tecnologia che ci permetterà di cambiare radicalmente il modo in cui aiutiamo i pazienti.”
